Comment fonctionne une pile rechargeable ?
1. Chargement :Lorsqu'une source d'alimentation externe, telle qu'un chargeur, est connectée à la cellule, de l'énergie électrique est fournie. La tension appliquée provoque une réaction chimique au sein de la cellule.
2. Réactions anodiques et cathodiques :
- Pendant la charge, la borne positive (cathode) attire les ions positifs (cations) et la borne négative (anode) attire les ions négatifs (anions) de l'électrolyte.
- À l'anode :les atomes métalliques (par exemple le lithium dans les batteries lithium-ion) sont oxydés, perdent des électrons et deviennent des ions chargés positivement (ions lithium). Ces ions se déplacent vers la cathode.
- A la cathode :Les ions chargés positivement de l'anode se combinent avec le matériau présent dans la cathode, gagnant des électrons et devenant des atomes neutres.
3. Électrolyte :
- L'électrolyte est un milieu, généralement liquide ou gel, qui permet le mouvement des ions entre l'anode et la cathode. Il facilite le flux d’ions sans permettre le mélange direct des matériaux anodiques et cathodiques.
4. Formation de liaisons chimiques :
- Pendant la charge, des liaisons chimiques se forment entre le matériau cathodique et les ions intercalés (par exemple, les ions lithium dans les batteries lithium-ion). Ce processus stocke l'énergie électrique sous forme d'énergie chimique dans la cellule.
5. Décharge :
- Lorsque la cellule est connectée à un appareil externe ou à une charge nécessitant de l'énergie, l'énergie chimique stockée dans la cellule est libérée.
- L'inverse du processus de charge se produit. Les atomes métalliques à l'anode gagnent des électrons et deviennent neutres, tandis que le matériau à la cathode libère des ions et accepte des électrons.
- Le mouvement des ions et des électrons génère un courant électrique qui circule dans le circuit externe, alimentant l'appareil.
6. Recharge :
- Lorsque l'énergie chimique de la cellule est épuisée, elle peut être rechargée en la reconnectant à une source d'alimentation. Le processus de charge restaure la composition chimique originale de la cellule, la préparant pour un autre cycle de décharge.
Les piles rechargeables peuvent subir plusieurs cycles de charge et de décharge, ce qui en fait des sources d’énergie électrique réutilisables. Cependant, l’efficacité et la durée de vie des cellules rechargeables dépendent de facteurs tels que la chimie des cellules, les conditions de charge et les modèles d’utilisation.