Piles électriques - Présentation générale

La pile est un générateur non rechargeable (encore appelé générateur primaire ), permettant de produire de l’énergie électrique à partir de réactions mettant en jeu des espèces chimiques et des électrons ; c’est un générateur électrochimique d’électricité. La pile a une importance particulière dans l’activité humaine, en ce sens qu’elle permet l’utilisation autonome de moyens et d’équipements électriques ou électroniques , auxquels elle fournit de l’énergie électrique à partir d’un volume réduit et transportable de produits réactifs.

Malgré les nombreux travaux effectués dans le domaine de l’électrochimie (science qui traite, d’une façon générale, des phénomènes se produisant aux électrodes), nous devons admettre qu’il est impossible d’espérer des progrès aussi grands que ceux auxquels nous assistons dans l’électronique (microprocesseurs et moyens de stockage de l’information notamment). Nous pouvons en effet prévoir pour les piles un progrès possible au maximum d’un facteur 10 environ en termes d’énergie massique par rapport aux piles classiques de type piles salines et alcalines. Les énergies massiques pratiques de ces piles salines et alcalines sont dans la gamme de 50 à 100 Wh/kg, alors que, idéalement, pour les piles les plus évoluées envisageables nous ne pouvons espérer, dans le meilleur des cas, qu’un peu plus de 1 000 Wh/kg à très faible régime.

Dans une pile, l’énergie disponible est en effet proportionnelle à la quantité de matière active introduite dans celle-ci (mais dépend aussi de la nature de ces matières actives), ce qui représente une masse et un volume d’autant plus grands que nous souhaitons une autonomie plus importante. La connaissance des matériaux actifs permet cependant de bien les choisir afin d’aboutir à la meilleure compacité pour une application donnée. Par ailleurs, les progrès incessants des composants électroniques réduisent les puissances nécessaires, et c’est surtout ce point qui permet de réduire la taille de la source d’énergie du fait de consommations diminuées.

Des progrès importants ont été obtenus pendant ces trente dernières années, comme nous pourrons le voir dans l’article. Cependant, à vouloir disposer d’une énergie trop concentrée (grande autonomie pour un faible volume et/ou masse), nous nous acheminons immanquablement vers des générateurs dont la densité d’énergie peut, dans certains cas, se rapprocher de celle de la dynamite ; une gestion très « fine » du fonctionnement de ces générateurs se révèle alors nécessaire afin d’éviter tout désagrément lors...