Théorie

 Historique

Volta, physicien italien du début du 19ème siècle fut le premier à générer un courant électrique grâce à un phénomène électrochimique. Quelques années plus tard, toujours au 19ème siècle, Gaston Plante mit au point la première batterie rechargeable. Les batteries que l’on trouve aujourd’hui sont basées sur le même principe.

Principe de fonctionnement

Une batterie au plomb est constituée de cellules appelées accumulateurs délivrant une tension de 2,1Volts. Elles comprennent 6 accumulateurs disposés en séries qui délivrent ainsi une tension totale de 12,6 Volts. Un accumulateur est un ensemble de plaques (positives et négatives) immergées dans une substance acide appelée électrolyte (mélange eau acide sulfurique).

Vue de coupe d’une batterie au plomb

Lorsqu’on applique une source de tension continue aux bornes des plaques (électrodes) un courant s’établit créant une modification chimique des plaques et de l’électrolyte, cette modification produit une différence de potentiel entre les deux plaques. Il est à noter que la circulation des électrons à l’intérieur de l’électrolyte est assurée grâce aux ions.
Durant la décharge les plaques positives subissent une « réduction » c’est à dire qu’elles consomment des électrons et les plaques négatives libèrent des électrons (réaction d’oxydation). Le phénomène inverse se produit pendant la charge.

Réactions

Il faut aussi noter la présence d’une réaction concurrente (hydrolyse de l’eau) qui conduit à la génération de gaz (oxygène et hydrogène) et qui « asséche l’electrolyte ». Cette réaction est surtout notable en fin de cycle de charge lorqu’il ne reste plus beaucoup de matière réactive aux électrodes. En fonction de la technologie de la batterie, l’hydrogène et l’oxygène sont plus ou moins recombiné dans l’electrolyte de la batterie ce qui a une influence sur la durée de vie.

D’autre part, d’autres réactions chimiques (oxydation du plomb) entrent en jeu et sont principalements responsables des phénomènes d’auto décharge.

Il existe d’autres familles de batteries pour les outillages portatifs (batterie au Ni-MH) ou pour les téléphones portables (batterie Lithium), mais dans la suite seules les batteries au plomb sont développées leur coût de revient au W/h étant nettement moins cher.