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Le stockage électrochimique

Un stockage électrochimique fait intervenir un déplacement d’électrons (pour simplifier nous considérerons qu’ils se déplacent réellement, mais en réalité, ils ne se déplacent que d'atomes en atomes). Il Iexiste différentes technologies d'accumulateurs en fonction des matériaux utilisés : lithium-ion, sodium-ion, nickel-cadmium, nickel-métal hydrure, nickel-zinc pour ne citer que les plus courant.

Batterie lithium-ion Batterie sodium-ion Batterie au carbone

Il est important de ne pas confondre une pile, d’une pile rechargeable, d’un accumulateur et/ou d’une batterie.

• Une pile permet de stocker de l’électricité, mais seulement à usage unique.
• L'accumulateur est le nom scientifique d'une pile rechargeable. Cela permet de stocker de l’électricité. Il n’est pas à usage unique car il est possible d’inverser son processus de décharge pour le réutiliser.
• Une batterie est un ensemble d’accumulateurs. C’est très utilisé pour augmenter le voltage ou la durée d’utilisation d’un appareil.

Principe de fonctionnement

Une pile et un accumulateur sont très similaires sur le principe de décharge. Deux électrodes (de métaux différents) sont séparées par un électrolyte (matériau conducteur). Grâce au principe d’oxydoréduction, l’anode (électrode de charge négative) va perdre un électron qui va être gagné par la cathode (électrode de charge positive).

L’anode se détériore à mesure qu’elle perd des électrons : oxydation. En revanche, la cathode gagne de la matière pour compenser : réduction. Voilà le fonctionnement d’une pile.

Un accumulateur, en plus de restituer l’électricité, consiste à répéter ce processus dans le sens inverse. Ainsi, les électrodes retrouvent leurs formes initiales. C’est un processus complexe et dangereux s’il n’est effectué dans de bonnes conditions. Cependant, à chaque fois qu’un appareil se recharge, les électrodes ne se reconstituent pas parfaitement. On observe des dégradations physiques qui limitent la durée de vie des accumulateurs.

Une batterie consiste à installer des accumulateurs de deux différentes manières. Ils peuvent être montés en parallèle ou en série.

Dans le cas où ils sont montés en parallèle, le voltage des accumulateurs reste le même. L’intensité quant à elle sera autant de fois plus grande qu’il y a d’accumulateurs. Cela permet d’augmenter la durée d’un cycle de décharge.

Montés en série, les accumulateurs augmentent le voltage de la batterie. Cela permet de délivrer une plus grande puissance en fonction de l’appareil.

Deux notions importantes : l’effet mémoire et l’auto-décharge

L’effet mémoire est un problème qui apparait sur des accumulateurs qui en affecte les performances. Ce phénomène est bien plus flagrant sur les accumulateurs nickel-cadmium et nickel-hydrure métallique. L’effet mémoire diminue la quantité d’énergie que l’accumulateur peut fournir. Ce phénomène agit comme si l’accumulateur pouvait stocker moins d’énergie. Cependant l’électricité est présente, mais l’effet mémoire empêche l’appareil de s’en servir. Il apparait lorsqu’un appareil est rechargé avant même d’être entièrement déchargé. Il est possible de réinitialiser l’accumulateur grâce à un déchargeur.

L’auto-décharge est moins grave que l’effet mémoire car n’a pas de conséquences sur les performances ou la durée de vie. Comme son nom l’indique, l’accumulateur se décharge naturellement lorsqu’il n’est pas utilisé. Par exemple, un accumulateur lithium-ion, perdra 5 à 10% de sa charge en un moi lorsqu’il n’est pas utilisé.