Les Piles AA : Types et Caractéristiques
La pile AA, l’une des formes de piles cylindriques à cellule unique les plus répandues, joue un rôle crucial dans l’alimentation des appareils électroniques portables. Variées dans leur composition chimique, ces piles présentent des tensions terminales, capacités et taux de décharge pratiques différents en fonction de leur chimie spécifique. En général, les dispositifs conçus pour les piles AA fonctionnent avec des tensions de 1,2 à 1,5 V, sauf indication contraire du fabricant.
Types de Piles AA
Les piles AA se divisent en deux grandes catégories : les piles primaires et secondaires. Les piles primaires, non rechargeables, comprennent les types suivants :
- Pile alcaline
- Pile au lithium métal
- Pile au zinc-carbone
- Pile au zinc-chloride
Quant aux piles secondaires, rechargeables, elles incluent :
- Pile NiMH
- Pile NiCd
Dimensions et Poids
Une pile AA mesure de 49,2 à 50,5 mm en longueur, y compris le terminal en bouton, et de 13,5 à 14,5 mm en diamètre. Les piles alcalines AA pèsent environ 23 g, tandis que les cellules NiMH rechargeables avoisinent les 31 g.
Caractéristiques des Piles AA
Chaque type de pile présente des caractéristiques propres, notamment :
- Tension de cellule : Varie selon la chimie de la pile, avec environ 1,5 V pour les alcalines et 1,2 V pour les NiMH.
- Tension de coupure : Représente la tension minimale admissible, généralement de 0,9 V pour les alcalines et de 1,0 V pour les NiMH et NiCd.
- Capacité : La capacité coulométrique des piles AA alcalines ou NiMH est d’environ 2000 à 3000 mAh.
- Taux de C : Indique la vitesse de décharge ou de charge par rapport à la capacité maximale. Pour les alcalines, ce taux est souvent de 0,05C.
- Auto-décharge : Toutes les piles se déchargent lentement lorsqu’elles ne sont pas utilisées. Les piles alcalines perdent environ 2 à 3 % de leur charge par an, tandis que les NiMH peuvent perdre jusqu’à 20 % le premier jour, puis 10 % par mois.
- Dégradation : Les cycles de charge-décharge entraînent une dégradation, en particulier pour les piles rechargeables comme les NiMH, avec une durée de vie typique de 700 à 1000 cycles.
Chimie des Piles Alcalines
La réaction chimique dans une pile alcaline implique le zinc (anode) et le dioxyde de manganèse (cathode), avec une électrolyte alcaline de hydroxyde de potassium. Les réactions électrochimiques sont :
- Zn(s) + 2OH−(aq) → ZnO(s) + H2O(l) + 2e− [Eoxydation° = +1.28 V]
- 2MnO2(s) + H2O(l) + 2e− → Mn2O3(s) + 2OH−(aq) [Eréduction° = +0.15 V]
Réaction globale : Zn(s) + 2MnO2(s) ⇌ ZnO(s) + Mn2O3(s) [e° = +1.43 V]
Autres Types de Piles
Il existe une grande variété de piles, chacune avec des spécifications uniques. En voici quelques exemples :
- Piles de différentes tailles (AAA, C, D, etc.)
- Piles primaires (alcaline, au lithium, etc.)
- Piles secondaires (lithium-ion, NiMH, etc.)
- Applications variées (véhicules électriques, UPS, téléphones portables, etc.)
- Voltages divers (de 1,2V à 24V)
Cette diversité assure que pour chaque besoin spécifique, il existe une pile adaptée, que ce soit pour des dispositifs à faible consommation ou pour des applications nécessitant une grande capacité de stockage d’énergie.
