{"id":82178,"date":"2024-01-14T13:07:16","date_gmt":"2024-01-14T13:07:16","guid":{"rendered":"https:\/\/www.electricity-magnetism.org\/chimie-des-batteries-electriques\/"},"modified":"2024-01-23T12:51:56","modified_gmt":"2024-01-23T12:51:56","slug":"chimie-des-batteries-electriques","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.electricity-magnetism.org\/fr\/chimie-des-batteries-electriques\/","title":{"rendered":"Chimie des batteries \u00e9lectriques"},"content":{"rendered":"

Chimie des Batteries \u00c9lectriques<\/h2>\n

Le principe fondamental d’une cellule \u00e9lectrochimique repose sur des r\u00e9actions redox spontan\u00e9es se produisant dans deux \u00e9lectrodes, s\u00e9par\u00e9es par un \u00e9lectrolyte. Cet \u00e9lectrolyte est une substance conductrice ionique et \u00e9lectriquement isolante. La capacit\u00e9 de stocker l’\u00e9nergie chimique, par exemple dans le zinc (Zn) ou le lithium (Li), provient de leur nature de m\u00e9taux \u00e0 haute \u00e9nergie. Ces m\u00e9taux ne sont pas stabilis\u00e9s par la liaison avec des \u00e9lectrons d, contrairement aux m\u00e9taux de transition.<\/p>\n

Malgr\u00e9 l’existence d’une grande vari\u00e9t\u00e9 de batteries, avec diff\u00e9rentes combinaisons de mat\u00e9riaux, toutes suivent le m\u00eame principe de r\u00e9action d’oxydor\u00e9duction. Les batteries sont con\u00e7ues pour que la r\u00e9action redox, \u00e9nerg\u00e9tiquement favorable, ne se produise que lorsque les \u00e9lectrons se d\u00e9placent \u00e0 travers la partie externe du circuit.<\/p>\n

Fonctionnement et Composants Cl\u00e9s<\/h2>\n

En termes simples, chaque batterie est con\u00e7ue pour maintenir s\u00e9par\u00e9s la cathode et l’anode, emp\u00eachant ainsi une r\u00e9action directe. Les \u00e9lectrons stock\u00e9s ne circulent que lorsque le circuit est ferm\u00e9, c’est-\u00e0-dire lorsque la batterie est plac\u00e9e dans un appareil et que cet appareil est allum\u00e9. Une batterie \u00e9lectrique est essentiellement une source d’\u00e9nergie \u00e9lectrique continue, convertissant l’\u00e9nergie chimique stock\u00e9e en \u00e9nergie \u00e9lectrique par un processus \u00e9lectrochimique.<\/p>\n

Une batterie typique est compos\u00e9e d’une ou plusieurs cellules volta\u00efques. Lorsque le circuit est ferm\u00e9, l’attraction plus forte des \u00e9lectrons par la cathode (par exemple, le dioxyde de mangan\u00e8se dans les piles alcalines) entra\u00eene les \u00e9lectrons de l’anode (par exemple, le zinc) \u00e0 travers le fil dans le circuit vers l’\u00e9lectrode de la cathode. Ce flux d’\u00e9lectrons est ce que nous appelons l’\u00e9lectricit\u00e9.<\/p>\n

La Cellule de Daniell<\/h2>\n

La cellule de Daniell, par exemple, est constitu\u00e9e de deux \u00e9lectrodes de m\u00e9taux diff\u00e9rents, le zinc et le cuivre, chacune en contact avec une solution de son propre ion; sulfate de zinc et sulfate de cuivre respectivement. La r\u00e9action redox qui se produit dans la cellule de Daniell est un exemple classique illustrant ces principes.<\/p>\n

Chimie des Batteries au Lithium-Ion<\/h2>\n

Le lithium, le m\u00e9tal le plus l\u00e9ger, poss\u00e8de une capacit\u00e9 sp\u00e9cifique \u00e9lev\u00e9e (3,86 Ah\/g) et un potentiel d’\u00e9lectrode extr\u00eamement bas (\u22123,04 V par rapport \u00e0 l’\u00e9lectrode standard \u00e0 hydrog\u00e8ne), ce qui en fait un mat\u00e9riau d’anode id\u00e9al pour des batteries \u00e0 haute tension et \u00e0 haute \u00e9nergie. Pendant la d\u00e9charge, le lithium est oxyd\u00e9 de Li \u00e0 Li+<\/sup> dans l’anode en graphite de lithium \u00e0 travers la r\u00e9action suivante : C6<\/sub>Li \u2192 6C(graphite) + Li+<\/sup> + e\u2212<\/sup>.<\/p>\n

Ces ions lithium migrent \u00e0 travers le milieu \u00e9lectrolytique vers la cathode, o\u00f9 ils sont incorpor\u00e9s dans l’oxyde de cobalt lithium \u00e0 travers la r\u00e9action suivante, qui r\u00e9duit le cobalt d’un \u00e9tat d’oxydation de +4 \u00e0 +3 : CoO2<\/sub>(s) + Li+<\/sup> + e\u2212<\/sup> \u2192 LiCoO2<\/sub>(s).<\/p>\n

Voici la r\u00e9action compl\u00e8te (de gauche \u00e0 droite = d\u00e9charge, de droite \u00e0 gauche = charge) : C6<\/sub>Li + CoO2<\/sub> \u21c4 C6<\/sub> + LiCoO2<\/sub>. Ces r\u00e9actions peuvent \u00eatre invers\u00e9es pour recharger la cellule.<\/p>\n

Les batteries sont fabriqu\u00e9es \u00e0 partir d’une vaste gamme de mat\u00e9riaux, ce qui entra\u00eene diff\u00e9rentes capacit\u00e9s et comportements dans la fonctionnalit\u00e9 de la batterie. Les mat\u00e9riaux les plus courants sont le plomb, le nickel et le lithium, chacun avec des sorties diff\u00e9rentes et sp\u00e9cifiques pour diff\u00e9rents usages en fonction des exigences.<\/p>\n

\"Chemistry<\/p>\n

\n Original Article<\/a>\n<\/div>\n

 <\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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