Dans le langage courant, les mots pile, accumulateur et batterie sont diversement employés. Ainsi le consommateur désigne par pile, un objet jetable lorsqu'il est déchargé. En revanche, le terme accumulateur ne figure pas dans son vocabulaire courant. Il parlera plutôt de pile rechargeable pour un accumulateur vendu ou non avec son chargeur ou de batterie pour l'objet rechargeable incorporé dans son mobile, son ordinateur portable, son outillage électroportatif... Le mot « batterie » désigne techniquement un assemblage de piles ou d'accumulateurs, couplés pour obtenir un voltage supérieur ou une plus grande réserve d'énergie.
Certains accumulateurs (Nickel-Cadmium par exemple), lorsqu'ils ne sont pas – plusieurs fois de suite - complètement vidés lors de leur recharge, verront leur charge incomplète et fixeront une nouvelle capacité inférieure au maximum. Conseil : pour effacer cet effet mémoire, il faut décharger complètement l'accumulateur avant de le recharger. D'autres accumulateurs ne subissent pas cet effet mémoire (par exemple les accumulateurs au Lithium).
A l'instar des piles, certaines matières contenues dans les accumulateurs en fin de vie peuvent représenter un risque pour l'environnement si elles ne sont pas collectées sélectivement. Ainsi, lorsque vous les rapportez dans les points de collecte, les accumulateurs sont regroupés, triés puis envoyés dans des centres de traitement spécialisés. Le nickel, le fer et le cobalt extraits des accumulateurs Nickel-Cadmium, Nickel-Métal Hydrure ou Lithium sont réutilisés dans la production d'aciers inoxydables ou spéciaux. Le cadmium ou le plomb des accumulateurs Nickel-Cadmium et Plomb peuvent être employés pour fabriquer de nouveaux accumulateurs.
Tout savoir sur les accumulateurs
Un accumulateur (parfois appelé à tort « batterie » ou « pile rechargeable ») permet de stocker l'énergie fournie par réaction chimique et la restitue sous une forme électrique. Il peut se recharger 500 à 2000 fois. Même si sa réserve d'énergie est inférieure à l'énergie disponible dans une pile chargée, il peut en remplacer jusqu'à 500 !
Tout comme la pile, l'accumulateur est composé de deux électrodes - un pôle positif (ou cathode) et un pôle négatif (ou anode) - plongées dans une solution saline ou acide (appelée électrolyte) faisant office de conducteur.
Lorsque ces électrodes sont reliées par un fil conducteur à un consommateur électrique, une ampoule par exemple, cela ferme le circuit. Il se crée alors un courant d'électrons ou courant électrique qui circule à travers le conducteur d'un pôle à l'autre de l'accumulateur. Le fonctionnement d'un accumulateur permet ainsi d'utiliser l'énergie d'une réaction chimique. A la différence de la pile, il est rechargeable. En effet, en appliquant un courant électrique inverse à celui produit par l'utilisation de l'accumulateur, la réaction chimique peut être inversée et les matériaux de départ reconstitués.
L'histoire des accumulateurs débute avec l'histoire des piles. Petit retour en arrière...
1789 : Luigi Galvani découvre l'électrochimie
A la fin du 18e siècle, le médecin et physicien italien Luigi Galvani, constate que les muscles d'une cuisse de grenouille se contractent lorsqu'elle est mise en contact avec des métaux. Il découvre également que la réaction est plus forte si l'instrument utilisé se compose de deux métaux différents. Galvani met ainsi en évidence un phénomène nouveau, point de départ de tous les développements de la science moderne : « l'électricité animale »
1800 : Allessandro Volta crée la première pile
À partir des travaux de Galvani, Alessandro Volta crée près de dix années plus tard, la première pile à colonne. En effet, le physicien italien découvre que l'on peut générer de l'électricité avec deux plaques de métal mises en contact par un liquide conducteur. Volta superpose alors des disques de zinc et de cuivre et des rondelles de carton imbibées d'eau salée pour conduire le courant, formant ainsi une pile, d'où le nom donné à son invention.
1805 : Johann Ritter invente l'accumulateur
Cinq ans plus tard, le physicien et physiologiste allemand Johann W. Ritter découvre le principe de la pile rechargeable. Il construit une colonne faite de plaquettes de cuivre séparées par des disques de cuivre et imprégnées d'une solution salée, qu'il raccorde à une colonne de Volta. Il observe que sa colonne se charge et que ce processus peut être répété à plusieurs reprises. C'est la naissance de l'accumulateur. En 1859, Gaston Planté réalise le premier accumulateur au plomb que l'on trouve aujourd'hui dans les batteries automobiles.
- Les accumulateurs Nickel-Cadmium (Ni-Cd) contiennent de l'acier (notamment le godet), du nickel, du cadmium et un peu de cobalt (- 1%). L'électrolyte est à base de potasse.
- Les accumulateurs Nickel-Métal Hydrure (Ni-MH) sont de composition similaire aux accumulateurs Ni-Cd mais le cadmium est remplacé par un alliage hydrurable, le plus souvent à base de nickel, de cobalt et de terres rares (alliage AB5).
- Les accumulateurs au Lithium soit Lithium-ion (Li-ion) ou Lithium Polymère contiennent de l'acier (godet) ou de l'aluminium (en enveloppe) ; du cobalt, du nickel, du manganèse et du lithium (électrodes), ainsi que du cuivre et de l'aluminium (supports d'électrode). S'ils présentent de faibles risques chimiques pour l'environnement, ces accumulateurs contiennent un solvant organique très inflammable : un court-circuit peut entraîner un échauffement et une combustion très rapide et intense. C'est pourquoi des réglementations spécifiques strictes encadrent le stockage et le transport de ce type de produits.
- Les accumulateurs au plomb contiennent principalement du plomb, du plastique pour le boîtier et de l'acide sulfurique pour l'électrolyte.
- Les accumulateurs « boutons » désignent une forme et non un couple électrochimique.
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Les accumulateurs Nickel-Cadmium étaient jusque dans les années 90, les seuls accumulateurs portables destinés aux ménages. Ils possèdent des avantages sur leurs concurrents, les accumulateurs Nickel-Métal Hydrure et les accumulateurs au lithium :
- un coût modique et une grande fiabilité (plus de 1000 recharges) grâce à une technologie très éprouvée et une production en très grande série, principalement en Chine
- une grande tolérance aux décharges et aux charges rapides. Cependant, la présence de Cadmium limite aujourd'hui leur utilisation à des usages industriels ou de sécurité.
- Les accumulateurs Nickel-Métal Hydrure remplacent les accumulateurs Nickel-Cadmium principalement dans les articles ménagers sans fil.
- Les accumulateurs au lithium restent des accumulateurs onéreux. Ils tendent à remplacer les accumulateurs Nickel-Cadmium dans l'outillage électroportatif et sont surtout utilisés dans les téléphones GSM, les ordinateurs portables, l'informatique, l'électronique, la vidéo... Ils présentent l'avantage d'être plus léger tout en contenant une plus grande réserve d'énergie délivrée sous une tension de 3 Volt ou plus (contre 1,2 Volt pour le Ni-Cd ou Ni-MH).
Remarque : des évolutions technologiques importantes sont en cours en relation avec le développement des véhicules électriques. Divers couples électrochimiques à base de lithium sont soit en développement, soit déjà en cours de production comme les accumulateurs lithium-phosphate de fer. Il faut avoir conscience que le développement du marché des véhicules électriques amènera des mises sur le marché importantes de ce type d'accumulateurs lithium. Même si ces produits ne concernent pas directement l'activité de Screlec aujourd'hui, ils peuvent influer sur les évolutions technologiques des accumulateurs lithium portables.
- Les accumulateurs au plomb, de poids supérieur et de fiabilité moindre, sont surtout utilisés comme batteries de démarrage des voitures. On les trouve aussi dans les alarmes et les onduleurs.