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Les piles et les batteries sont une excellente source d'énergie de secours, mais réclament quelques informations de base pour les utiliser correctement. Il s’agit de dispositifs électrochimiques. Les piles contiennent des plaques métalliques et une solution ou un composé humide entre les plaques. Une réaction chimique a lieu dans la pile lorsqu'elle est déchargée qui produit un flux d'électrons sur une plaque sur le côté négatif et dans une autre plaque sur le côté positif.

Chaque cellule de la pile a une plage de tension et est chargée et déchargée par la nature électrochimique des métaux utilisés et les réactions qui se passent dans la solution, le gel, entre les plaques.

Certaines piles non rechargeables contiennent d'autres produits chimiques pour absorber les déchets issus des sous-produits de réactions chimiques qui se déplacent le long des électrons. C'est le cas des piles alcalines et pourquoi elles durent plus longtemps et sont plus chères que les piles classiques.

Certaines piles ou batteries peuvent être rechargées. Dans ce cas, un bloc d'alimentation raccordé exécute la réaction chimique en arrière et rétablit la composition chimique de l'arrière de la batterie à son état non chargé. Toutes les piles ne peuvent être rechargées et tenter de recharger des piles non rechargeables peut être très dangereux en développant des pressions à l'intérieur du boîtier avec un risque d'explosion.

Un exemple de pile rechargeable est la pile plomb/acide. Des plaques et de l'acide sulfurique et du sulfate de plomb sont utilisés,  la pile se décharge puis se recharge.

La batterie au plomb/acide est utilisée couramment dans les automobiles depuis 1915. Elle est composée de plaques de plomb dans une solution d'acide sulfurique et d’eau distillée. L'un des ensembles de plaques de plomb est revêtu de dioxyde de plomb. Les électrodes sont constituées de plomb (anode) et de de dioxyde de plomb. Pendant la décharge, le plomb réagit avec l’acide (oxydation) pour former du sulfate de plomb et libérer des électrons qui sont ensuite captés par la réaction qui se produit à l’autre électrode entre le dioxyde de plomb et l’acide.

Réaction à l'anode:
Pb + HSO4 -> PbSO4 + H + + 2 e-

Ceci indique que le fil de métal dans l'anode réagit avec l'acide sulfurique ionisé pour produire du sulfate de plomb, des ions d'hydrogène en solution et deux électrons en excès.

Réaction à la cathode :
PbO2 + HSO4-+ 3H + + 2e -> PbSO4 + 2H2O

Comme l'acide sulfurique est un liquide très dense, que la quantité d'acide sulfurique va de haut en bas dans la pile, la densité du liquide change. Une méthode de surveillance consiste à surveiller la densité ou poids spécifique du liquide dans la batterie par rapport à l'eau.

Les batteries modernes contiennent du calcium-métal dans la tête pour diminuer la tendance à produire de l'hydrogène par électrolyse pendant le chargement de l'eau dans la solution d'électrolyte.

Un autre type de batterie rechargeable est un NiCd, nickel-cadmium basé sur l'électrochimie. Les piles sèches, les piles au plomb/acide et des cellules NiCd vont produire des tensions différentes allant de 1,3 volts à 2,1 volts lorsqu’elles sont complètement chargées.  Les NiCads sont souvent de la même taille que "les piles sèches" de carbone / zinc et sont fabriqués en double A et C ainsi que d'autres formats courants.  Cependant, ils ont une tension différente, un niveau inférieur. Habituellement, ce n'est pas un problème pour la plupart des appareils électroniques qui sont tolérants au sujet de la puissance d'entrée exacte demandée.    

Toutes les batteries ou piles ont une résistance interne et une capacité. La résistance interne détermine combien d’ampères la batterie peut fournir de façon fiable en service. La capacité est mesurée en ampères / heures.

La plupart des batteries sont classés dans la capacité électrique pour un taux de décharge de 20 heures. Un ampli / heure de 20 devrait fournir un ampère de courant pendant 20 heures avant d'être complètement déchargé.

Certaines batteries plus petites sont classées en milliampères / heures. C'est le même concept, ils utilisent simplement des milliampères au lieu d’amplis pour ces batteries à usage léger.

Une batterie standard des petites voitures est ACERCA 45 ampères / heures. Ce qui veut dire qu’elle fournira plus de deux ampères pendant 20 heures. Une batterie ne doit pas être déchargée à une consommation de courant plus élevé ou qu’on lui demande d'apporter plus d'ampères que son ampli / heure divisé par 10 afin d'obtenir sa capacité maximale. Dans le cas d'un ampli / heure pile 45,  cela signifie qu'il ne devrait pas plus de ACERCA 4 ampères pour un service optimal.

Une batterie de voiture peut fournir jusqu'à 300 ampères si un court-circuit se produit, cela est donc très dangereux. En cas chauffe extrême de la batterie ceci peut entraîner beaucoup de dégazage, les plaques vont surchauffer et se déformer et la batterie sera détruite, souvent de façon spectaculaire. Toutefois, c'est exactement ce qui arrive quand appuyez sur le démarreur. La batterie survit parce que lors du démarrage, ces charges sont de très courte durée. Soyez très prudent lors du transport des batteries chargées et lors de leur mise en place. Court-circuiter les bornes d'une batterie peut être très dangereux.

Il est utile de savoir qu'une batterie de voiture électrique a une puissance suffisante pour pourvoir vous électrocuter à plusieurs reprises. Il faut 48 volts à la résistance pour passer à travers la peau sèche du corps humain et obtenir le courant circulant dans les conducteurs à l'intérieur. Même la peau humide ne sera pas touchée à basse tension. C'est pourquoi, vous pouvez gérer les câbles volants accrochés à une batterie sans vous électrocuter, la tension est trop faible pour que le courant passe à l'intérieur du corps où il pourrait faire des dégâts.

Ce qu’il faut savoir sur les batteries

Les trois choses les plus importantes à savoir sur une batterie ou une pile, que ce soit pour un HT, une grande station HF portable ou tout simplement une taille AA au nickel-cadmium, sont les ampères / heure, sa chimie et sa tension. La chimie détermine la tension d'une cellule et le nombre de cellules détermine la tension de la batterie. Une batterie de voiture standard est de six cellules plomb / acide en série. Une pile standard pour une lampe de poche est en fait une cellule de carbone / zinc seule.

Pour recharger une batterie,  vous devez appliquer une tension appropriée et le courant pendant un temps approprié.
Le temps de charge correct pour une batterie est l'ampli / heure divisé par 10. Si vous chargez plus vite vous réchauffez la batterie. La charge rapide est possible tant qu'elle n'est pas exagérée. L'ampli / heure note divisé par quatre est possible si la batterie est surveillée ou si un circuit de charge spécial limite le courant et la tension maximale utilisés.
La tension de charge correcte est déterminée par la composition chimique des cellules et le nombre de cellules dans la batterie. Une batterie de voiture typique plomb / acide a six cellules. Une telle cellule est à 2.1 volts lorsque complètement chargée. Mais, six cellules en série forment une batterie appelée batterie de 12,6 volts. Quand elle est complètement chargée une telle batterie peut être plus proche de 13,8 volts.
La puissance de la batterie peut être impressionnante. Pour une batterie de voiture standard, elle est évaluée à 45 ampères / heures.

Quelques conseils d'utilisation

Petits conseils d’utilisation, il ne faut jamais ouvrir une pile car elle contient des produits chimiques, il ne faut pas non plus la jeter au feu, car elle risquerait de gonfler voir d’éclater.
Il faut aussi respecter les polarités, si une pile est montée dans le mauvais sens, elle va recevoir toute l’énergie des autres piles et risque de trop chauffer.
Et dernier conseil, ne mélangez pas des piles neuves avec des piles usagées, car les piles les plus usées vont libérer des gaz qui peuvent les faire gonfler, voir éclater.

Rappel des bases

Pour avoir plus de tension, il faut utiliser plusieurs piles. Pour un appareil qui fonctionne avec 9 volts, à l’intérieur il faut mettre 6 piles de 1,5 volts, 6 x 1,5 volts = 9 volts.
C’est ce que l’on appelle un montage en série.

Attention, il ne faut pas mettre les piles dans n’importe quel sens, toujours relier le pôle positif d’une pile au pôle négatif d’une autre pile.