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« Une pile et une batterie, c’est la même chose »

La confusion entre les piles et les batteries provient en partie de l’emploi du terme commun « battery » en anglais. (©photo) 

Une pile électrique et une batterie d’accumulateurs sont tous les deux des transformateurs d’énergie chimique en énergie électrique mais ils diffèrent fondamentalement par leur réversibilité.

Une pile électrique est irréversible. Neuve, elle contient d’emblée son différentiel électrochimique, ses deux électrodes, de matériaux différents (par exemple zinc et cuivre) étant, l’une oxydante (fournissant des électrons), l’autre réductrice (absorbant des électrons) et trempant dans une solution (ou un gel) électrolytique (acide). Connecté à un circuit électrique externe, une pile l’alimente avec le flux d’électrons qui s’établit alors entre ses deux électrodes jusqu’à égalisation de leurs « potentiels ». La pile est alors épuisée car il n’est pas possible de restaurer ces électrodes.

Une batterie est un assemblage d’accumulateurs qui, eux, sont réversibles. Comme une pile, ces derniers sont constitués de deux électrodes, l’une oxydante (par exemple plomb), l’autre réductrice (oxyde de plomb) trempant dans un électrolyte (acide sulfurique et eau). Leur différentiel électrochimique peut ainsi être déchargé sous forme d’un courant continu dans un circuit extérieur. En fin de décharge, l’anode et la cathode sont délitées. Une partie de leurs atomes a été arrachée par le courant mais reste présente dans l’électrolyte sous forme ionisée(1)En injectant dans l’accumulateur un courant de charge inverse, on provoque dans ce cas le retour du plomb et de l’oxyde de plomb sur leurs électrodes respectives, par réintégration des ions de plomb présents dans l’électrolyte.

Dans les batteries d’accumulateurs, le nombre de recharges possibles atteint couramment plusieurs centaines, notamment pour les batteries au plomb qui équipent la quasi-totalité des véhicules (500 à 1 200 recharges). Les batteries lithium-ion occupent pour leur part une place prédominante sur le marché de l'électronique portableen particulier des téléphones mobiles(2).

On peut aussi distinguer piles et batteries par leurs domaines d’applications, les piles étant adaptées aux usages domestiques de faible puissance, les batteries, beaucoup plus lourdes, pour des emplois exigeant des puissances « crête » élevées et pouvant être renouvelés. Ainsi, l’émergence des piles dites « rechargeables » désigne en fait des batteries de faible puissance adaptées aux mêmes usages que les piles.

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Sources / Notes
  1. Pb++
  2. Ces batteries ont une énergie massique élevée mais sont souvent limitées à des systèmes de petite taille en raison de leur coût.