Les piles sont divisées en deux catégories principales : les cellules primaires qui sont jetables et les cellules secondaires, celles qui peuvent être rechargées. Les cellules primaires sont principalement les piles alcalines ou au lithium. Elles sont relativement économiques à produire et sont conçus pour être jetées ou recyclées après la distribution de leur charge initiale, mais elles ne sont pas très écologiques. Les cellules secondaires, d’autre part, sont généralement fabriquées à partir d’acide de plomb, de nickel, de la chimie lithium-ion et sont généralement plus chères que les primaires. Elles peuvent être réutilisées de nombreuses fois et sont donc plus économiques et respectueuses de l’environnement à long terme.

Les piles peuvent également être classées selon leur type de cellule en groupes principaux :

Cellule Humide

Les cellules humides sont le plus ancien type de pile et utilisent un électrolyte liquide pour transporter les ions. Bien que souvent remplacées par des cellules sèches dans la plupart des applications de stockage d’énergie, les cellules humides sont encore largement utilisées comme les batteries de voiture. Elles peuvent être utilisées soit comme des cellules primaires ou secondaires.

Piles sèches

Les cellules sèches fonctionnent comme des cellules humides, sauf que la solution d’électrolyte existe sous une forme de pâte avec juste assez d’humidité pour effectuer une charge. Ces cellules, élaborées à partir de la cellule précurseur Leclanché, peuvent également être utilisées soit comme des cellules primaires ou secondaires.

Les batteries : sels fondus

Ces batteries industrielles spécialisées s’appuient sur le sel, surchauffé au point de liquéfaction, comme électrolyte. La densité d’énergie d’un sel fondu de batterie est assez élevée, ce qui en fait une source potentielle d’énergie pour les véhicules électriques.

Qu’est-ce que tous les types de batteries ont en commun des minuscules piles boutons pour les montres à des blocs de plusieurs tonnes qui sauvegardent le téléphone local, c’est qu’ils sont l’exemple le plus commun de cellules électrochimiques voltaïques. Une cellule électrochimique est un appareil qui produit une charge électrique à partir d’une réaction chimique. Chacune de ces cellules comprend trois éléments principaux: les deux électrodes une positive, une négative et une solution d’électrolyte pour le transport des ions entre eux au cours d’une réaction de réduction-oxydation qui libère les électrons de leurs atomes. Si une cellule utilise deux types d’électrolytes, des ponts salins peuvent également être utilisés pour fournir un contact ionique.
Les Réduction-oxydation (redox) réactions sont assez fréquents dans la nature y compris toutes les réactions chimiques dans lequel l’état d’un atome d’oxydation se produit.

Comme lorsque le corps humain oxyde le glucose au cours du processus métabolique, lorsque le carbone est réduit par l’hydrogène pour créer le méthane, ou l’inverse, lorsque le méthane réagit avec l’oxydant de l’oxygène en dioxyde de carbone et de l’eau (le carbone est oxydé, ce qui donne des électrons à l’oxygène). Les réactions d’oxydoréduction sont essentiellement 2 réactions qui se produisent simultanément, qui forment une réaction ensemble, similaire à la réaction plomb-acide. Au cours de la réduction, les atomes acquièrent un électron (abaissement de leur état d’oxydation) et, d’autre part, au cours de l’oxydation, les atomes perdent des électrons (augmentation de leur état d’oxydation). Dans les batteries, les deux moitiés de la réaction sont volontairement séparées de sorte que les électrons générés à l’électrode positive soient obligés de se déplacer à travers un circuit pour atteindre l’électrode négative.

Les performances entre piles

Avec une telle variété de types cellulaires et d’applications, comment pouvons-nous comparer avec précision les performances entre les piles ? La réponse se trouve dans la capacité de la pile. Mesurée en milliampères par heure (mAh), la capacité d’une batterie correspond à sa capacité totale d’énergie disponible. Donc, si une batterie est évalué à 2500 mAh, autant de piles alcalines AA, devront fournir 2500 mA d’énergie pendant une heure. Toutefois, la comparaison entre les piles sur la seule capacité ne fonctionne que lorsque l’on compare des piles de taille et de composition égale. La composition de la pile et le type de dispositif utilisé jouent un rôle significatif dans la durée de vie d’une pile.
Les piles primaires à base alcaline ont habituellement des évaluations de capacité d’environ 2500 mAh, mais sont beaucoup plus susceptibles de livrer leur capacité nominale totale si l’alimentation est tirée lentement dans des appareils comme les détecteurs de fumée ou des jouets pour enfants.
Les piles secondaires au lithium (rechargeables), d’autre part, sont généralement moins bien classées (2000 mAh) mais sont plus performantes et durent plus longtemps que les piles jetables lorsqu’elles sont utilisées dans des appareils à forte consommation comme les appareils photo numériques.
En règle générale, utiliser les piles jetables pour les jouets de vos enfants et garder les piles rechargeables à prix plus élevé pour vos propres appareils.