Pile alcaline

Une pile alcaline est un type de pile fonctionnant par oxydoréduction entre le zinc et le dioxyde de manganèse.



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Pile - Composant électrique - Électrotechnique

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Piles alcalines
1 pile Alcaline AA

Une pile alcaline est un type de pile fonctionnant par oxydoréduction entre le zinc (Zn) et le dioxyde de manganèse (MnO2).

La pile alcaline tire son nom du fait que ses deux électrodes appelées pôle positif et pôle négatif sont plongées dans un électrolyte alcalin d'hydroxyde de potassium, par opposition à l'électrolyte acide de la pile zinc-carbone qui offre la même tension nominale et la même taille.

Chimie

Dans une pile alcaline, l'anode (électrode négative) est constituée de poudre de zinc (offrant une surface de réaction plus grande et un flux d'électrons accru) et la cathode (électrode positive) de dioxyde de manganèse.

Les piles alcalines sont identiques aux piles zinc-carbone, mais la différence tient à ce que les piles alcalines utilisant de l'hydroxyde de potassium (KOH) comme électrolyte au lieu du chlorure d'ammonium ou du chlorure de zinc, ont la possibilité d'apporter un courant plus intense (mais pas obligatoirement davantage d'ampères-heure), et ont une durée de vie plus longue que les piles zinc-carbone et chlorure de zinc.

Les demi-réactions sont :

Zn (s) + 2HO (aq) → ZnO (s) + H2O (l) + 2e
2MnO2 (s) + H2O (l) + 2e →Mn2O3 (s) + 2HO (aq)

Construction

Les piles alcalines sont fabriquées sous forme de cylindres et de boutons assurant la compatibilité avec les piles zinc-carbone. Plusieurs unités cylindriques peuvent être raccordées en batterie, comme celles qu'on vend pour les flashes et les appareils à transistors alimentés en 9 V.

Une pile cylindrique est contenue dans un tube d'acier, qui sert de collecteur du courant de la cathode. Celle-ci est constituée d'un mélange d'une pâte de dioxyde de manganèse compressée additionnée de poudre de carbone pour perfectionner la conductivité. Cette pâte peut être coulée dans le tube ou insérée sous forme d'anneaux pré-formés. Le trou central de la cathode est revêtu d'un séparateur qui empêche le mélange des produits de l'anode et de la cathode et le court-circuit de l'élément de pile. Ce séparateur est constitué d'une couche de cellulose tissée ou de polymère synthétique. Il faut que le séparateur puisse laisser passer les ions et rester stable dans une solution électrolytique fortement alcaline.

L'anode est constituée d'une dispersion de poudre de zinc dans un gel contenant contenant l'électrolyte d'hydroxyde de potassium. Pour éviter la polarisation de la pile en fin de vie, on utilise plus de dioxyde de manganèse qu'il n'est indispensable pour réagir avec la totalité du zinc.

Dans les types de piles bâtons standard "AAA", "AA", "C", "sub-C" et "D", l'anode correspond à l'extrémité plate alors que la cathode est celle avec un bouton en relief. Ce bouton correspond à la capsule de métal revêtant l'extrémité du charbon central dans les piles "salines", mais il ne reflète guère la structure interne de la pile alcaline, dont la cathode est sur la périphérie, alors que celle d'une pile saline est le charbon central.

Durée de vie

Comparé à la pile Leclanché (aussi nommée pile saline zinc-carbone), produisant aussi à peu près 1, 5 volt par cellule, les piles alcalines ont une plus grande densité d'énergie et une durée de vie plus longue.

Le temps de décharge de la pile alcaline est de 50 à 60 heures (soit le double de la pile saline). La pile alcaline se décharge de 1, 5 V et 1, 2 V au bout d'une dizaine d'heures, puis sa tension reste constante à 1, 2 V une quarantaine d'heures, avant de décroître régulièrement entre 1, 2 V et 0 V.

Recharge des piles alcalines

Quelques modèles de piles alcalines sont conçus pour être rechargés, mais la majorité ne le sont pas. Les tentatives de recharge peuvent provoquer l'explosion du boîtier ou l'écoulement de liquides dangereux et susceptibles d'endommager le matériel. Quelques systèmes de charge pour les piles alcalines sont disponibles sur le marché et permettent la recharger à l'aide du contrôle de la température par le biais d'un microprocesseur inclus dans le chargeur. Le nombre de cycle de rechargement reste cependant particulièrement limité comparé à des accumulateurs classiques et nécessite un appareillage spécifique. [1]

Fuites

Avec le temps, les piles alcalines sont susceptibles de laisser fuir de l'hydroxyde de potassium, substance caustique causant irritations respiratoires, oculaires et cutanées. Ce qui est évitable en n'essayant pas de recharger les piles alcalines, en ne mélangeant pas des types de piles différents dans le même appareil, en remplaçant l'ensemble des piles à la fois, en les entreposant dans un lieu sec, et en ôtant les piles des appareils inutilisés.

Notes et références

  1. Un modèle de chargeur de piles jetables présenté par les ConsomActeurs Associés

Liens externes

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La version présentée ici à été extraite depuis cette source le 07/04/2010.
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