Intéressant

Technologie de la batterie

Technologie de la batterie

Les batteries sont de plus en plus utilisées. À mesure que l'utilisation d'équipements portables et mobiles augmente, l'utilisation de la technologie des batteries augmente également.

Les exigences croissantes imposées aux batteries ont signifié que la technologie s'est considérablement développée au cours des dernières années et que l'on peut s'attendre à d'autres développements à l'avenir.

Avec l'énorme demande de batteries, il existe une grande variété de technologies de batteries et de cellules disponibles. Celles-ci vont des technologies non rechargeables établies telles que les piles zinc-carbone et alcalines aux piles rechargeables qui sont passées des piles NiCd aux piles NiMH aux nouvelles piles rechargeables au lithium-ion. Avec un énorme besoin de batteries, de nombreux développements technologiques sont en cours et de nouveaux types de cellules et de batteries deviendront sans aucun doute disponibles, offrant des niveaux de performances encore plus élevés.

Un autre domaine de la technologie des batteries qui devient de plus en plus important est les aspects écologiques ou environnementaux. Certaines des anciennes technologies de batterie contiennent des produits chimiques qui peuvent être considérés comme toxiques. Aujourd'hui, de nouveaux modèles cherchent à utiliser des produits chimiques plus respectueux de l'environnement. Les piles au nickel-cadmium sont maintenant considérées comme non respectueuses de l'environnement et ne sont pas aussi largement utilisées qu'elles l'étaient auparavant. D'autres batteries contiennent également des produits chimiques nocifs, ce qui est susceptible d'avoir un impact significatif sur l'orientation des développements futurs.

Concepts de base de la batterie et de la cellule

En regardant les bases de la technologie des batteries, une batterie est une combinaison de deux ou plusieurs cellules électrochimiques. Ces cellules électrochimiques stockent de l'énergie sous forme d'énergie chimique, qui est convertie en énergie électrique lorsqu'elle est connectée à un circuit électrique dans lequel un courant électrique peut circuler.

Une cellule se compose de deux électrodes avec un électrolyte placé entre elles. L'électrode négative est connue sous le nom de cathode, tandis que l'électrode positive est appelée anode. L'électrolyte entre eux peut être un liquide ou un solide. Aujourd'hui, de nombreuses cellules sont enfermées dans un conteneur spécial, et il y a un élément connu sous le nom de séparateur placé entre l'anode et la cathode. Ceci est poreux pour l'électrolyte et empêche les électrodes de câble d'entrer en contact les unes avec les autres.

La différence de potentiel entre les bornes de la batterie est connue sous le nom de tension aux bornes. Si la batterie ne laisse passer aucun courant, par ex. lorsqu'il n'est connecté à aucun circuit, alors la tension aux bornes observée est la tension de circuit ouvert et cela équivaut à la force électromagnétique ou électromotrice de la batterie.

On constate que toutes les batteries ont un certain niveau de résistance interne. En conséquence, la tension aux bornes chute lorsqu'elle est connectée à une charge externe. Lorsque la batterie s'épuise, on constate que la résistance interne augmente et que la tension sous charge diminue.

Cellules primaires et secondaires

Bien qu'il existe de nombreux types de batteries, il existe deux catégories principales de cellules ou de batteries qui peuvent être utilisées pour fournir de l'énergie électrique. Chaque type a ses propres avantages et inconvénients et, par conséquent, chaque type de batterie est utilisé dans différentes applications, bien qu'ils puissent souvent être interchangés:

  • Batteries primaires: Les batteries primaires sont essentiellement des batteries qui ne peuvent pas être rechargées. Ils transforment de manière irréversible l'énergie chimique en énergie électrique. Lorsque les produits chimiques à l'intérieur de la batterie ont tous réagi pour produire de l'énergie électrique et qu'ils sont épuisés, la batterie ou la cellule ne peut pas être facilement restaurée par des moyens électriques.
  • Batteries secondaires: Les batteries secondaires ou les cellules secondaires sont différentes des batteries primaires en ce qu'elles peuvent être rechargées. Les réactions chimiques au sein de la cellule ou de la batterie peuvent être inversées en fournissant de l'énergie électrique à la cellule, en restaurant leur composition d'origine.

Tailles de cellule et de batterie standard

Il est essentiel que les batteries, et en particulier les batteries primaires, puissent être changées une fois leur durée de vie écoulée. En conséquence, les batteries sont normalement disponibles dans des tailles de batterie standard afin que des batteries de différents fabricants puissent être utilisées. En conséquence, un certain nombre de tailles de batterie standard sont utilisées.

Un résumé des tailles de batterie standard les plus courantes est donné ci-dessous:


Tailles standard des cellules et des batteries
Type de celluleDiamètre
mm
la taille
mm
AAA10.544.5
AA14.550.5
C26.250.0
34.261.5

Types de cellules

Il existe de nombreux types de technologies de cellules ou de batteries disponibles. Chaque type différent de technologie de batterie a ses propres avantages et inconvénients. En conséquence, différents types de technologie de cellule ou de batterie peuvent être utilisés dans différentes applications. Le tableau ci-dessous donne un résumé de certains des différents types qui sont les plus couramment utilisés aujourd'hui.


Types de batteries et leurs avantages
Type de celluleTension nominale
V
Caractéristiques
Cellules et batteries primaires
Dioxyde de manganèse alcalin1.5Largement disponible, offrant une grande capacité. Durée de conservation normalement jusqu'à environ cinq ans. Capable de fournir un courant modéré.
Chlorure de lithium thionyle3.6Bon pour les courants faibles à moyens. Densité énergétique élevée et longue durée de conservation.
Dioxyde de lithium et de manganèse3.0Longue durée de vie combinée à une densité d'énergie élevée et une capacité de courant modérée.
Oxyde de mercure1.35Utilisé pour les piles bouton mais est pratiquement éliminé maintenant en raison du mercure qu'elles contiennent.
Oxyde d'argent1.5Bonne densité d'énergie. Principalement utilisé pour les piles bouton.
Carbone de zinc1.5Largement utilisé pour les applications grand public. Faible coût, capacité modérée. Fonctionne mieux dans des conditions d'utilisation intermittente.
Air de zinc1.4Principalement utilisé pour les piles bouton. Avoir une durée de vie limitée une fois ouverte et une faible capacité de courant mais une densité d'énergie élevée.
Cellules et batteries secondaires
Nickel cadmium
NiCd
1.2Ont été très couramment utilisés, mais cèdent désormais la place aux piles et batteries NiMH en raison des impacts environnementaux. Faible résistance interne et peut fournir des courants importants. Longue durée de vie si utilisé avec précaution.
Nickel-hydrure métallique
NiMH
1.2Capacité plus élevée mais plus chère que les NiCads. La charge doit être soigneusement contrôlée. Utilisé dans de nombreuses applications où les NiCads étaient auparavant utilisés.
Lithium-ion
Lion
Capacité la plus élevée et ils sont maintenant largement utilisés dans de nombreux ordinateurs portables, téléphones portables et appareils photo. etc. La charge doit être soigneusement contrôlée et a souvent une durée de vie limitée ~ typiquement 300 cycles de décharge de charge.
Plomb-acide2.0Largement utilisé pour les applications automobiles. Relativement bon marché, mais espérance de vie souvent courte.

Les performances de la technologie des batteries se sont considérablement améliorées ces dernières années. Comme la demande de batteries a augmenté, une plus grande capacité étant requise dans des espaces plus petits et des niveaux de fiabilité plus élevés, des quantités considérables de recherche ont été investies pour essayer de répondre aux nouvelles exigences.

La recherche a abouti à des délais beaucoup plus longs entre la charge, des niveaux de capacité plus élevés et des degrés de fiabilité plus élevés. Pour l'avenir, les exigences imposées aux batteries ne feront qu'augmenter et la technologie s'améliorera sans aucun doute au-delà de toute mesure.


Voir la vidéo: BATTERIE QUANTIQUE À HAUTE VITESSE - EP#01: Le Canon Électromagnétique STOCKAGE ÉNERGIE CINÉTIQUE (Décembre 2020).