Les batteries sont indispensables dans presque tous les domaines de notre vie. Des téléphones portables aux vélos électriques (batteries de vélo électrique), les batteries alimentent presque tous nos appareils modernes. Il est donc important de comprendre comment fonctionnent les batteries. Dans cet article, nous allons découvrir comment fonctionnent les batteries et les différences entre les différents types de batteries.
Qu'est-ce qu'une batterie ?
Une batterie est un dispositif qui convertit l'énergie chimique en énergie électrique. Lorsque la batterie est connectée à un circuit, une réaction chimique entre l'anode et la cathode provoque le passage d'électrons dans le circuit externe, générant ainsi un courant électrique.
Ce courant peut alimenter une variété d'appareils tels que les téléphones portables, les ordinateurs portables et de nombreux autres appareils électroniques portables. Il existe différents types de piles, notamment les piles jetables et rechargeables, et elles diffèrent en taille, capacité, tension et performances pour répondre à différentes utilisations et besoins. En tant que fabricant de piles , BatteryInt vend des types de piles de haute qualité qui répondent à différents besoins.
Paramètres clés de la batterie que vous devez connaître
La tension, le courant, la puissance et la capacité sont les quatre paramètres fondamentaux pour évaluer les performances d'une batterie. Les différences entre eux sont les suivantes :
Tension
Actuel
Le courant est la quantité de charge circulant dans un circuit par unité de temps, mesurée en ampères (A). La quantité de courant qui circule lors de la décharge d'une batterie dépend des exigences du circuit externe et du taux de décharge maximal de la batterie.
Pouvoir
La puissance d'une batterie est la quantité d'énergie qu'elle peut fournir ou consommer par unité de temps, exprimée en watts (W). La puissance d'une batterie peut être calculée en multipliant la tension et le courant (P = V × I). Il s'agit de la quantité maximale d'énergie que la batterie peut fournir à un instant donné.
Capacité
La capacité d'une batterie correspond à la quantité totale de charge qu'elle peut stocker, généralement exprimée en ampères-heures (Ah) ou en milliampères-heures (mAh). Cette valeur indique la durée pendant laquelle une batterie peut fournir du courant à pleine charge. Par exemple, une batterie de 1 000 mAh peut fonctionner pendant 1 heure si elle délivre 1 ampère de courant.
Densité énergétique
Un autre terme courant est la densité énergétique. La densité énergétique décrit la quantité d'énergie stockée dans une batterie par unité de masse (densité énergétique gravimétrique en wattheures/kg, Wh/kg) ou par unité de volume (densité énergétique volumétrique en wattheures/litre, Wh/L). Plus la densité énergétique est élevée, mieux c'est, car elle permet à la batterie d'être plus petite et plus compacte, réduisant ainsi le poids de l'appareil.
Comment une batterie génère-t-elle de la tension ?
Une batterie génère de la tension par le biais de réactions électrochimiques qui se produisent entre l'anode, la cathode et l'électrolyte : ces composants ont des potentiels chimiques différents, ce qui signifie que l'anode a tendance à céder des électrons tandis que la cathode est prête à en accepter. Ce déséquilibre entraîne un excès d'électrons à l'anode par rapport à la cathode, créant une tension ou une force électromotrice (FEM).
Les différentes combinaisons de matériaux et de réactions chimiques dans les batteries entraînent des tensions variables, ce qui conduit à une variété de types de batteries et de performances. Cependant, comme la tension d'une seule cellule est relativement faible, la plupart des grandes batteries (par exemple, les batteries 18650 et 21700) sont constituées de plusieurs cellules connectées en série pour augmenter la tension. Par exemple, la plupart des batteries de 12 volts sont constituées de quatre à six cellules connectées en série.
Pourquoi une batterie a-t-elle une électrode négative et une électrode positive ?
Ce flux d'électrons du pôle négatif au pôle positif se produit parce que le pôle positif a un potentiel plus élevé que le pôle négatif, et les électrons circulent toujours d'un potentiel inférieur vers un potentiel supérieur. Par conséquent, les pôles négatif et positif sont fondamentaux pour la structure de la batterie et essentiels à son fonctionnement efficace. Cette conception permet à la batterie de servir de source d'alimentation fiable dans divers appareils
Comment circule le courant dans une batterie ?
Dans une batterie, le courant circule grâce au mouvement des électrons et des ions. Lorsqu'une batterie est connectée à un appareil, l'électrode négative (anode) libère des électrons par le biais d'une réaction chimique. Ces électrons circulent à travers un circuit externe jusqu'à l'électrode positive (cathode), générant un courant électrique.
Simultanément, les ions de l'électrolyte de la batterie se déplacent d'une électrode à l'autre pour maintenir l'équilibre de charge. Ce flux d'électrons et le mouvement des ions entraînent ensemble le courant dans la batterie, lui permettant d'alimenter une variété d'appareils électroniques
Quelle est la différence entre les piles non rechargeables et rechargeables ?
La différence entre les piles non rechargeables (primaires) et rechargeables (secondaires) réside dans leur capacité à être rechargées et réutilisées :
Piles non rechargeables (piles primaires)
Ces piles sont conçues pour un usage unique. Une fois que l'énergie chimique stockée est convertie en énergie électrique et épuisée, elles ne peuvent pas être rechargées. Elles sont généralement moins chères à l'achat et sont utilisées dans des appareils qui nécessitent peu d'énergie ou qui sont utilisés rarement. Les piles alcalines utilisées dans les horloges, les télécommandes et les lampes de poche en sont des exemples.
Piles rechargeables (piles secondaires)
Ces batteries peuvent être rechargées après avoir été déchargées. Elles contiennent des substances chimiques spéciales qui permettent d'inverser les réactions de décharge lorsqu'elles sont connectées à une source d'alimentation. Bien qu'elles soient plus chères à l'achat, elles sont plus économiques à long terme car elles peuvent être rechargées des centaines de fois. Elles sont couramment utilisées dans les appareils qui nécessitent une alimentation plus élevée ou qui sont fréquemment utilisés, comme les smartphones, les ordinateurs portables et les véhicules électriques.
La principale différence réside dans la durée d'utilisation et la possibilité de réutilisation. Alors que les piles non rechargeables doivent être jetées après utilisation, les piles rechargeables offrent la possibilité de retrouver toutes leurs performances grâce à la recharge, ce qui les rend à la fois plus respectueuses de l'environnement et plus économiques.
