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janvier 2015

Pour bien comprendre ce dossier «piles, batteries et accumulateurs»

Ambiguïté sur les termes

Le nom de «pile» vient certainement de l’empilement des pastilles de cuivre et de zinc réalisé par Volta. On devrait donc réserver ce nom aux «piles» jetables. Ces «piles» reliées en série se constituent en «batterie» même si elles sont les éléments rechargeables d’un «accumulateur» (initialement au plomb).

Depuis qu’en 1948, le CEA a donné le nom de «pile Zoe» à son premier réacteur nucléaire, il est donc difficile de savoir quel terme il convient d’employer.

Un peu de technique

Le principe est de faire circuler dans un gel ou un liquide des ions entre une anode et une cathode et de faire passer de l’une à l’autre par un circuit extérieur les électrons qui s’y sont déposés.

Dans une pile jetable par exemple :

  • L’anode est constituée de poudre de zinc et la cathode est en MnO2.
  • Le gel ou électrolyte est de la potasse KOH .
  • Les demi-réactions sont (pile de type «Wonder») Zn + 2OH- (aq) → ZnO + H2O + 2e-

2MnO2 + 2H2O + 2e- → 2MnO(OH)(s) + 2 OH- (aq)

Le déplacement des ions peut être réversible (pile ou accu­mulateur rechargeable) ou non (pile jetable).

Attention !

L’une des caractéristiques définissant ces mouvements s’appelle C qui est le produit du courant en ampères par le temps t de décharge.

C = I*t exprimé en... Ah. (Au lycée on l’appelait Q).

On parle donc d’une pile de 1,5 V 0,800 Ah (ou C), qui a une énergie disponible de 1,2 Wh et, si c’est le cas, d’un courant de charge de C/10.

Le temps de décharge moyen d’une pile alcaline est de 50 à 60 heures.

Jetable... trop tôt

Une lampe électrique peut éclairer encore quand la pile est à bout de souffle. Un appareil électronique cessera de fonctionner dès que la pile ne fournira plus le courant nécessaire. Plusieurs centaines de millions de piles jetables mais utili­sables pour d’autres applications ont encore 30% de leur énergie (V*I*t) et sont néanmoins «jetées» à la poubelle.

Le gâchis des piles jetables ne s’arrête pas là

Il est difficile d’évaluer les quantités de «piles équivalent 1,5 V» vendues dans le monde.

En 2011 http://batteryuniversity.com/learn/article/battery_sta-tistics avance le chiffre de 75 G € (au taux de 1,35).

Plus ou moins confirmé par :

http://www.freedoniagroup.com/World-Batteries.html.

Un peu de calcul

Soit 50 G éléments de 1,5 V à 1,5 € qui pèsent 600 000 tonnes. Dont seulement 5 G éléments rechargeables.

45 G éléments de 1,5 V jetables ont une énergie de 54 MWh (45 G*1,2Wh)

Les experts disent qu’il faut 50 fois plus d’énergie pour les fabriquer. Donc 2 500 MWh.

Tout ceci condamne les piles jetables du point de vue du développement durable.

On ne sait pas si Warren Buffett en achetant Duracell à Procter & Gamble à peu près deux fois son chiffre d’affaires (octobre 2014) a l’intention de faire basculer cette société sur le tout rechargeable.

Quelle pile rechargeable ?

Les piles rechargeables ou secondaires ou accumulateurs supportent théoriquement 400 à 1 000 recharges.

Il faut éliminer à terme les piles Ni Cd à cause des 20% du poids de cadmium qu’elles contiennent.

Restent les piles nickel-métal hydrure (NiMH avec électrolyte potasse) qui ont une puissance énergétique supérieure de 20 à 30% à celle des NiCd, qui se déchargent moins vite et sont sans effet mémoire mais ne supportent pas les températures supérieures à 45°C et qui perdent leur énergie quand elles ne sont pas utilisées.

Prix d’achat d’une pile rechargeable NiMH : de 2,48 à 4,44 €. Prix d’achat d’un chargeur : de 12 à 76 €. Préférer le chargeur solaire plus écologique». ■

 

Sources à consulter :

http://batteryuniversity.com/learn/article/battery_statistics http://www.betrisey.ch/ecav/cours_10.html http://www.akkupower.com/service_akku-infos.aspx?lang=fr https://www.uclouvain.be/cps/ucl/doc/emediasciences/documents/Les_pil es(1).pdf

http://sitelec.org/cours/abati/accu/accu.htm

Et bien entendu les piles Lithium ion qui sont bien évoquées dans ce dossier.


 

Auteur

Ingénieur métallurgiste aluminium, cuivre, fonte malléable
A pratiqué la Direction générale par interim
A été Directeur général d'une société fabriquant isolateur verre, composite en Europe, au brésil et aux USA

Actuellement représente deux sociétés espagnoles fabriquant de l'appareillage électrique pour ligne aérienne électrique.
A une bonne connaissance du négoce des produits métallurgiques .
Prodigue du coaching
A écrit trois romans sur l'industrie.
Président du Club Mines Livres.
A investi dans le solaire.
A investi dans l'édition électronique Voir les 22 autres publications de l'auteur

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