Une batterie est un ensemble d’une ou plusieurs cellules qui subissent des réactions chimiques pour créer le flux d’électrons dans un circuit. Il y a beaucoup de recherche et de progrès en cours dans la technologie des batteries, et par conséquent, des technologies révolutionnaires sont expérimentées et utilisées dans le monde entier actuellement. Les Batteries sont entrées en jeu en raison de la nécessité de stocker l’énergie électrique générée., Autant qu’une bonne quantité d’énergie était générée, il était important de stocker l’énergie afin qu’elle puisse être utilisée lorsque la production est en panne ou lorsqu’il est nécessaire d’alimenter des appareils autonomes qui ne peuvent pas être maintenus attachés à l’alimentation du secteur. Ici, il convient de noter que seul le courant continu peut être stocké dans les batteries, le courant alternatif ne peut pas être stocké.,
les cellules de la Batterie sont généralement constitués de trois composants principaux;
- L’Anode (Électrode Négative)
- La Cathode (Électrode Positive)
- Les électrolytes
L’anode est l’électrode négative qui produit des électrons vers le circuit externe à laquelle la batterie est connectée. Lorsque les batteries sont connectées, une accumulation d’électrons est initiée à l’anode, ce qui provoque une différence de potentiel entre les deux électrodes., Les électrons essaient alors naturellement de se redistribuer, ce qui est empêché par l’électrolyte, donc lorsqu’un circuit électrique est connecté, il fournit un chemin clair pour que les électrons se déplacent de l’anode à la cathode alimentant ainsi le circuit auquel il est connecté. En modifiant la disposition et le matériau utilisés pour construire L’Anode, la Cathode et L’électrolyte, nous pouvons obtenir de nombreux types de chimie de batterie, ce qui nous permet de concevoir différents types de cellules de batterie. Dans cet article permet de comprendre les différents types de batteries et leurs utilisations, alors commençons.,
types de Batteries
Les Batteries peuvent généralement être classées en différentes catégories et types, allant de la composition chimique, la taille, le facteur de forme et les cas d’utilisation, mais sous tous ces types sont deux principaux types de batteries;
- batteries primaires
- batteries secondaires
examinons plus en détail les principales différences entre une cellule primitive et une cellule secondaire.
piles primaires
Les piles primaires sont des piles qui ne peuvent pas être rechargées une fois épuisées., Les batteries primaires sont constituées de cellules électrochimiques dont la réaction électrochimique ne peut pas être inversée.
Les piles primaires existent sous différentes formes allant des piles bouton aux piles AA. Ils sont couramment utilisés dans les applications autonomes où la charge est impraticable ou impossible. Un bon exemple est dans les appareils de qualité militaire et les équipements alimentés par batterie. Il sera impossible d’utiliser des piles rechargeables que la recharge d’une batterie sera la dernière chose dans l’esprit des soldats., Les batteries primaires ont toujours une énergie spécifique élevée et les systèmes dans lesquels elles sont utilisées sont toujours conçus pour consommer une faible quantité d’énergie afin de permettre à la batterie de durer le plus longtemps possible.
quelques autres exemples d’appareils utilisant des piles primaires incluent; les fabricants de rythme, les traqueurs D’animaux, les montres-bracelets, les télécommandes et les jouets pour enfants pour n’en citer que quelques-uns.
le type de piles primaires le plus populaire sont les piles alcalines. Ils ont une énergie spécifique élevée et sont respectueux de l’environnement, rentables et ne fuient pas même lorsqu’ils sont complètement déchargés., Ils peuvent être stockés pendant plusieurs années, avoir un bon dossier de sécurité et peuvent être transportés à bord d’un avion sans être soumis aux réglementations des Nations unies en matière de Transport et autres. Le seul inconvénient des piles alcalines est le faible courant de charge, qui limite son utilisation aux appareils à faible courant, tels que les télécommandes, les lampes de poche et les appareils de divertissement portables.
Batteries secondaires
Les batteries secondaires sont des batteries avec des cellules électrochimiques dont les réactions chimiques peuvent être inversées en appliquant une certaine tension à la batterie dans le sens inverse., Aussi appelé des piles rechargeables, des cellules secondaires contrairement aux cellules primaires peuvent être rechargées après l’énergie de la batterie a été utilisée.
ils sont généralement utilisés dans les applications à forte vidange et dans d’autres scénarios où il sera trop coûteux ou impossible d’utiliser des batteries à charge unique., Les batteries secondaires de petite capacité sont utilisées pour alimenter des appareils électroniques portables tels que les téléphones mobiles et d’autres gadgets et appareils, tandis que les batteries lourdes sont utilisées pour alimenter divers véhicules électriques et d’autres applications à forte consommation telles que le nivellement de la charge dans la production d’électricité. Ils sont également utilisés comme sources d’énergie autonomes aux côtés des onduleurs pour fournir de l’électricité. Bien que le coût initial d’acquisition de batteries rechargeables soit toujours beaucoup plus élevé que celui des batteries primaires, elles sont les plus rentables à long terme.,
batteries Secondaires peuvent être classées en plusieurs types en fonction de leur chimie. Ceci est très important car la chimie détermine certains des attributs de la batterie, y compris son énergie spécifique, sa durée de vie, sa durée de conservation et son prix, pour n’en citer que quelques-uns.
Voici les différents types de piles rechargeables couramment utilisés.,
- Lithium-ion(Li-ion)
- Nickel Cadmium(Ni-Cd)
- nickel-hydrure métallique(NI-MH)
- plomb-acide
Nickel-Cadmium Batteries
La batterie nickel–cadmium (batterie NiCd ou batterie NiCad) est un type de batterie rechargeable qui est développé en utilisant de l’hydroxyde d’oxyde de nickel et du cadmium métallique. Les batteries Ni-Cd excellent à maintenir la tension et à maintenir la charge lorsqu’elles ne sont pas utilisées. Cependant, les batteries NI-Cd sont facilement victimes de l’effet redouté de « mémoire » lorsqu’une batterie partiellement chargée est rechargée, ce qui réduit la capacité future de la batterie.,
en comparaison avec d’autres types de piles rechargeables, les batteries Ni-Cd offrent un bon cycle de vie et des performances à basse température avec une capacité équitable, mais leur avantage le plus important sera leur capacité à fournir leur pleine capacité nominale à des taux de décharge élevés. Ils sont disponibles en différentes tailles, y compris les tailles utilisées pour les piles alcalines, AAA à d. les cellules Ni-Cd sont utilisées individuellement ou assemblées en paquets de deux cellules ou plus., Les petits paquets sont utilisés dans les appareils portables, l’électronique et les jouets tandis que les plus grands trouvent une application dans les batteries de démarrage des avions, les véhicules électriques et l’alimentation de secours.
certaines des propriétés des batteries Nickel-Cadmium sont énumérées ci-dessous.
Batteries Nickel-hydrure métallique
Le Nickel-hydrure métallique (NI-MH) est un autre type de configuration chimique utilisé pour les batteries rechargeables. La réaction chimique à l’électrode positive des batteries est similaire à celle de la cellule nickel–cadmium (NiCd), les deux types de batterie utilisant le même hydroxyde d’oxyde de nickel (NiOOH)., Cependant, les électrodes négatives dans L’hydrure Nickel-métal utilisent un alliage absorbant l’hydrogène au lieu du cadmium qui est utilisé dans les batteries NiCd
.
Les batteries NiMH trouvent une application dans les appareils à haut débit en raison de leur grande capacité et de leur densité d’énergie. Une batterie NiMH peut posséder deux à trois fois la capacité d’une batterie NiCd de même taille, et sa densité d’énergie peut approcher celle d’une batterie lithium-ion. Contrairement à la chimie NiCd, les batteries basées sur la chimie NiMH ne sont pas sensibles à l’effet « mémoire” que les NiCads éprouvent.,
Voici quelques-unes des propriétés des batteries basées sur la chimie Nickel-hydrure métallique;
Batteries Lithium-ion
Les batteries Lithium-ion sont l’un des types de batteries rechargeables les plus populaires. Il existe de nombreux types de batteries Au Lithium, mais parmi toutes les batteries lithium-ion sont les plus couramment utilisés. Vous pouvez trouver ces batteries au lithium utilisées sous différentes formes parmi les véhicules électriques et autres gadgets portables., Si vous êtes curieux d’en savoir plus sur les batteries utilisées dans les véhicules Électriques, vous pouvez consulter cet article sur les Batteries de Véhicules Électriques. Ils se trouvent dans différents appareils portables, y compris les téléphones mobiles, les appareils intelligents et plusieurs autres appareils à batterie utilisés à la maison. Ils trouvent également des applications dans les applications aérospatiales et militaires en raison de leur nature légère.,
Les batteries Lithium-ion sont un type de batterie rechargeable dans laquelle les ions lithium de l’électrode négative migrent vers l’électrode positive pendant la décharge et retournent vers l’électrode négative lorsque la batterie est chargée. Les batteries Li-ion utilisent un composé de lithium intercalé comme matériau d’électrode, par rapport au lithium métallique utilisé dans les batteries au lithium non rechargeables.
Les batteries Lithium-ion possèdent généralement une densité d’énergie élevée, peu ou pas d’effet mémoire et une faible autodécharge par rapport aux autres types de batteries., Par exemple, les batteries Li-ion utilisées dans les appareils électroniques portables sont généralement à base d’oxyde de lithium-cobalt (LiCoO2) qui fournit une densité d’énergie élevée et de faibles risques pour la sécurité lorsqu’elles sont endommagées, tandis que les batteries Li-ion à base de phosphate de lithium-fer qui offrent une densité d’énergie plus faible sont plus sûres en raison d’une probabilité réduite d’événements malheureux sont largement utilisées dans l’alimentation des outils électriques et du matériel médical., Les batteries Lithium-ion offrent le meilleur rapport performance / poids avec la batterie lithium soufre offrant le rapport le plus élevé.
certains des attributs des batteries lithium-ion sont énumérés ci-dessous;
Batteries Au Plomb-Acide
Les batteries Au Plomb-acide sont un cheval de bataille fiable à faible coût utilisé dans les applications lourdes. Ils sont généralement très grands et en raison de leur poids, ils sont toujours utilisés dans des applications non portables telles que le stockage d’énergie sur panneaux solaires, l’allumage et les lumières des véhicules, l’alimentation de secours et le nivellement de la charge dans la production/distribution d’énergie., Le plomb est le plus ancien type de batterie rechargeable et toujours très pertinent et important dans le monde d’aujourd’hui. Les batteries au plomb-acide ont de très faibles rapports énergie / volume et énergie / poids, mais elles ont un rapport puissance / poids relativement important et, par conséquent, peuvent fournir d’énormes courants de surtension en cas de besoin. Ces attributs ainsi que son faible coût rendent ces batteries attrayantes pour une utilisation dans plusieurs applications à courant élevé comme l’alimentation des démarreurs automobiles et pour le stockage dans des alimentations de secours., Vous pouvez également consulter l’article sur le fonctionnement des batteries au plomb si vous souhaitez en savoir plus sur les différents types de batteries au plomb, sa construction et ses applications.
Chacune de ces batteries a sa zone de meilleur ajustement, et l’image ci-dessous pour vous aider à choisir entre eux.,
choisir la bonne batterie pour votre application
l’un des principaux problèmes qui entravent les révolutions technologiques comme L’IoT est l’alimentation, la durée de vie de la batterie affecte le déploiement réussi des appareils qui nécessitent une longue durée de vie de la batterie et même si plusieurs techniques de gestion de l’alimentation sont adoptées pour prolonger la durée de vie de la batterie, une batterie compatible doit toujours être sélectionnée pour obtenir le résultat souhaité.
voici quelques facteurs à considérer lors de la sélection du bon type de batterie pour votre projet.
1., Densité d’énergie: la densité d’énergie est la quantité totale d’énergie qui peut être stockée par unité de masse ou de volume. Ceci détermine combien de temps votre appareil reste avant de devoir le recharger.
2. Densité de puissance: taux Maximum de décharge d’énergie par unité de masse ou de volume. Faible puissance: ordinateur portable, i-pod. Haute puissance: outils électriques.
3. Sécurité: il est important de tenir compte de la température à laquelle l’appareil que vous construisez fonctionnera. À des températures élevées, certains composants de la batterie se brisent et peuvent subir des réactions exothermiques. Les températures élevées réduisent généralement les performances de la plupart des batteries.,
4. Durabilité du cycle de vie: la stabilité de la densité d’énergie et de la densité de puissance d’une batterie avec cycles répétés (charge et décharge) est nécessaire pour la longue durée de vie de la batterie requise par la plupart des applications.
5. Coût: le coût est une partie importante de toutes les décisions d’ingénierie que vous prendrez. Il est important que le coût de votre choix de batterie soit proportionnel à ses performances et n’augmentera pas anormalement le coût global du projet.