{"id":82180,"date":"2024-01-14T13:07:27","date_gmt":"2024-01-14T13:07:27","guid":{"rendered":"https:\/\/www.electricity-magnetism.org\/comment-fonctionnent-les-piles-principe-de-base\/"},"modified":"2024-01-23T12:51:56","modified_gmt":"2024-01-23T12:51:56","slug":"comment-fonctionnent-les-piles-principe-de-base","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.electricity-magnetism.org\/fr\/comment-fonctionnent-les-piles-principe-de-base\/","title":{"rendered":"Comment fonctionnent les piles | Principe de base"},"content":{"rendered":"

Comment fonctionnent les batteries<\/h2>\n

Le principe fondamental d’une cellule \u00e9lectrochimique repose sur les r\u00e9actions redox spontan\u00e9es dans deux \u00e9lectrodes, s\u00e9par\u00e9es par un \u00e9lectrolyte. Cet \u00e9lectrolyte est une substance conductrice ionique et \u00e9lectriquement isolante. L’\u00e9nergie chimique peut \u00eatre stock\u00e9e, par exemple, dans le Zn ou le Li, des m\u00e9taux \u00e0 haute \u00e9nergie, car ils ne sont pas stabilis\u00e9s par des liaisons d’\u00e9lectrons d, contrairement aux m\u00e9taux de transition.<\/p>\n

Le processus chimique dans une batterie<\/h2>\n

Lorsque le circuit est ferm\u00e9, l’attraction plus forte pour les \u00e9lectrons par la cathode (par exemple le dioxyde de mangan\u00e8se dans les batteries alcalines) attire les \u00e9lectrons de l’anode (par exemple le zinc) \u00e0 travers le fil dans le circuit vers l’\u00e9lectrode cathodique. Cette r\u00e9action chimique de la batterie, ce flux d’\u00e9lectrons \u00e0 travers le fil, est l’\u00e9lectricit\u00e9.<\/p>\n

Principe de fonctionnement d’une batterie<\/h2>\n

En termes simples, chaque batterie est con\u00e7ue pour garder la cathode et l’anode s\u00e9par\u00e9es afin d’\u00e9viter une r\u00e9action. Les \u00e9lectrons stock\u00e9s ne circuleront que lorsque le circuit sera ferm\u00e9. Cela se produit lorsque la batterie est plac\u00e9e dans un appareil et que l’appareil est allum\u00e9. Une batterie \u00e9lectrique est essentiellement une source d’\u00e9nergie \u00e9lectrique continue (DC).<\/p>\n

Les batteries convertissent l’\u00e9nergie chimique stock\u00e9e en \u00e9nergie \u00e9lectrique gr\u00e2ce \u00e0 un processus \u00e9lectrochimique. Elles fournissent ainsi une source de force \u00e9lectromotrice pour permettre aux courants de circuler dans les circuits \u00e9lectriques et \u00e9lectroniques. Une batterie typique est compos\u00e9e d’une ou plusieurs cellules volta\u00efques.<\/p>\n

Types et mat\u00e9riaux des batteries<\/h2>\n

Bien qu’il existe une large gamme de types de batteries avec diff\u00e9rentes combinaisons de mat\u00e9riaux, toutes utilisent le m\u00eame principe de r\u00e9action d’oxydor\u00e9duction. Les batteries sont con\u00e7ues de mani\u00e8re \u00e0 ce que la r\u00e9action redox \u00e9nerg\u00e9tiquement favorable ne puisse se produire que lorsque les \u00e9lectrons se d\u00e9placent \u00e0 travers la partie externe du circuit. Les batteries sont fabriqu\u00e9es \u00e0 partir d’une vaste gamme de mat\u00e9riaux, r\u00e9sultant en diff\u00e9rentes capacit\u00e9s et comportements dans la fonctionnalit\u00e9 de la batterie. Les plus courantes sont le plomb, le nickel et le lithium, chacune ayant des sorties diff\u00e9rentes et sp\u00e9cifiques \u00e0 certains usages en fonction des besoins.<\/p>\n

Fonctionnement de la batterie lithium-ion<\/h2>\n

Une batterie lithium-ion, \u00e9galement connue sous le nom de batterie Li-ion, est un type de batterie secondaire (rechargeable) compos\u00e9e de cellules dans lesquelles les ions lithium se d\u00e9placent de l’anode \u00e0 travers un \u00e9lectrolyte vers la cathode pendant la d\u00e9charge et inversement lors de la charge. La cathode est faite d’un mat\u00e9riau composite (un compos\u00e9 de lithium intercal\u00e9) et d\u00e9finit le nom de la cellule de batterie Li-ion. L’anode est g\u00e9n\u00e9ralement faite de graphite poreux. L’\u00e9lectrolyte peut \u00eatre liquide, polym\u00e8re ou solide.<\/p>\n

Le lithium m\u00e9tallique est le m\u00e9tal le plus l\u00e9ger et poss\u00e8de une capacit\u00e9 sp\u00e9cifique \u00e9lev\u00e9e (3,86 Ah\/g) et un potentiel d’\u00e9lectrode extr\u00eamement bas (-3,04 V par rapport \u00e0 l’\u00e9lectrode standard \u00e0 hydrog\u00e8ne). Par cons\u00e9quent, le lithium est un mat\u00e9riau d’anode id\u00e9al pour les batteries \u00e0 haute tension et \u00e0 haute \u00e9nergie. Pendant la d\u00e9charge, le lithium est oxyd\u00e9 de Li \u00e0 Li+<\/sup> (\u00e9tat d’oxydation de 0 \u00e0 +1) dans l’anode en graphite de lithium selon la r\u00e9action suivante : C6<\/sub>Li \u2192 6C(graphite) + Li+<\/sup> + e–<\/sup>. Ces ions lithium migrent \u00e0 travers le milieu \u00e9lectrolytique vers la cathode, o\u00f9 ils sont incorpor\u00e9s dans le dioxyde de cobalt de lithium selon la r\u00e9action suivante, qui r\u00e9duit le cobalt d’un \u00e9tat d’oxydation de +4 \u00e0 +3 : CoO2<\/sub>(s) + Li+<\/sup> + e–<\/sup> \u2192 LiCoO2<\/sub>(s). 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>.<\/p>\n

Fonctionnement de la batterie alcaline<\/h2>\n

Une batterie alcaline (code IEC : L) est un type de batterie primaire qui fournit un courant \u00e9lectrique direct \u00e0 partir de la r\u00e9action \u00e9lectrochimique entre le zinc et le dioxyde de mangan\u00e8se (MnO2<\/sub>) en pr\u00e9sence d’un \u00e9lectrolyte alcalin. Dans une batterie alcaline, l’\u00e9lectrode n\u00e9gative est le zinc, et l’\u00e9lectrode positive est le dioxyde de mangan\u00e8se \u00e0 haute densit\u00e9 (MnO2<\/sub>). L’\u00e9lectrolyte alcalin de l’hydroxyde de potassium, KOH, n’est pas consomm\u00e9 pendant la r\u00e9action. Seuls le zinc et MnO2<\/sub> sont consomm\u00e9s pendant la d\u00e9charge. L’\u00e9lectrolyte alcalin de l’hydroxyde de potassium reste, car il y a des quantit\u00e9s \u00e9gales d’OH–<\/sup> consomm\u00e9es et produites.<\/p>\n

Les demi-r\u00e9actions sont : Zn(s) + 2OH–<\/sup>(aq) \u2192 ZnO(s) + H2<\/sub>O(l) + 2e–<\/sup> [Eoxydation<\/sub>\u00b0 = +1.28 V] 2MnO2<\/sub>(s) + H2<\/sub>O(l) + 2e–<\/sup> \u2192 Mn2<\/sub>O3<\/sub>(s) + 2OH–<\/sup>(aq) [Er\u00e9duction<\/sub>\u00b0 = +0.15 V] R\u00e9action globale : Zn(s) + 2MnO2<\/sub>(s) \u21cc ZnO(s) + Mn2<\/sub>O3<\/sub>(s) [e\u00b0 = +1.43 V]<\/p>\n

En appliquant cette chimie de batterie au monde r\u00e9el, les \u00e9lectrons g\u00e9n\u00e9r\u00e9s pendant la r\u00e9action sont utilis\u00e9s pour alimenter les appareils lorsque le circuit est ferm\u00e9. C’est simplement ainsi que fonctionnent les batteries.<\/p>\n

\"How<\/p>\n

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

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

Comment fonctionnent les piles. Lorsque le circuit est ferm\u00e9, la plus forte attraction des \u00e9lectrons par la cathode (par exemple le dioxyde de mangan\u00e8se dans les piles alcalines) attirera les \u00e9lectrons de l’anode (par exemple le zinc).<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":3185,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_generate-full-width-content":"","footnotes":""},"categories":[10],"tags":[],"class_list":["post-82180","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-non-classifiee","generate-columns","tablet-grid-50","mobile-grid-100","grid-parent","grid-50"],"yoast_head":"\nComment fonctionnent les piles | Principe de base<\/title>\n<meta name=\"description\" content=\"Comment fonctionnent les piles. 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