Deux des types de batteries que vous connaissez le mieux, peut-être sans même le savoir, sont la batterie au plomb et la batterie au lithium-ion. La plupart des voitures américaines sont équipées d'une batterie au plomb, tandis que pratiquement tous les Blackberry et ordinateurs portables sont alimentés par une batterie lithium-ion. Un type de batterie est bon pour votre voiture et l'autre pour votre téléphone portable provient des produits chimiques utilisés à l'intérieur de chaque type de batterie.
Bases de la batterie
Une batterie est un appareil électrochimique, ce qui signifie qu'elle crée de l'électricité grâce à des réactions chimiques contrôlées entre différentes substances. La plupart des batteries, y compris les batteries au lithium-ion et au plomb, comprennent une anode, une cathode et une substance entre elles sert d'électrolyte. L'anode est généralement la borne positive et le courant électrique y circule lorsque la batterie est utilisée. La cathode est généralement la borne négative et, lorsqu'elle est utilisée, un courant électrique en sort. La chimie entre eux est ce qui fournit au courant électrique sa charge, mais ils nécessitent une troisième substance sous la forme d'un électrolyte pour servir de milieu. Si l'anode et la cathode entraient en contact, le résultat serait un court-circuit.
Électrochimie plomb-acide
L'anode et la cathode d'une batterie plomb-acide typique sont constituées de plomb et de dioxyde de plomb, et elles sont pontées par un électrolyte d'une solution qui est à peu près un tiers d'acide sulfurique. Au fur et à mesure que la batterie décharge de l'électricité, la réaction chimique convertit progressivement les deux électrodes en sulfate de plomb. La recharge de la batterie inverse partiellement cette conversion.
Électrochimie au lithium-ion
Les batteries lithium-ion utilisent une variété de substances, l'élément commun étant la migration du lithium entre les électrodes pendant la réaction de production d'électricité. Le graphite est généralement utilisé pour fabriquer l'anode, tandis que les cathodes peuvent être fabriquées à partir d'oxyde de cobalt et de lithium, de phosphate de fer et de lithium ou d'oxyde de manganèse et de lithium, ainsi que d'autres substances à base de lithium. L'électrolyte est typiquement une solution de sel de lithium dans un solvant organique. La recharge d'une batterie lithium-ion inverse la migration du lithium dans la chimie de la batterie.
Caractéristiques de l'acide au plomb
Les batteries au plomb sont l'une des conceptions de batteries rechargeables pratiques les plus anciennes, datant du milieu du XIXe siècle. Ils ont l'une des conceptions de batterie d'énergie-poids et d'énergie-volume les plus faibles qui existent, ce qui les rend très gros et lourds pour la quantité totale d'énergie qu'ils peuvent fournir. Ce qu'ils ont pour eux, c'est qu'ils ont un rapport surtension/poids très élevé, ce qui signifie qu'ils peuvent fournir une grosse secousse d'électricité en même temps. Cela les rend parfaits pour les applications qui nécessitent une forte augmentation soudaine de puissance, telles que les démarreurs de voiture. Les batteries au plomb sont également bon marché à produire. Cependant, ils ne sont pas très bons dans les rôles qui nécessitent un approvisionnement en électricité stable, faible ou moyen sur une longue période de temps. Ils ont également de longs temps de recharge.
Caractéristiques du lithium-ion
Surtout par rapport à une batterie au plomb, les conceptions au lithium-ion ont un rapport puissance/poids et puissance/volume élevé. Il serait difficile d'imaginer des ordinateurs portables modernes, des téléphones portables et d'autres appareils électroniques assoiffés d'énergie sans ces batteries, car répondre à ces demandes de puissance avec d'autres conceptions de batteries signifierait des batteries plus encombrantes avec des vies. Il existe même des batteries lithium-ion avec une grande capacité de surtension, comme celle d'une batterie au plomb. Cependant, ils ont deux gros inconvénients. Premièrement, ils sont très coûteux à fabriquer. Deuxièmement, leur capacité à maintenir une charge diminue même lorsque la batterie n'est pas utilisée. Une batterie au plomb peut continuer à fonctionner avec une bonne capacité pendant plusieurs années. Quiconque a conservé la même batterie de téléphone portable ou d'ordinateur portable pendant un an ou deux sait qu'on ne peut pas en dire autant de la batterie lithium-ion typique.
