Économiques, sensibles à l'environnement et de plus en plus sophistiquées, les batteries rechargeables sont omniprésentes dans notre vie quotidienne. Pour de nombreuses applications, elles sont la solution la plus évidente. Les batteries Lithium-ion se généralisent depuis plusieurs années, très utilisées pour les smartphones et tablettes PC. Leur durée de vie peut être supérieure à celle du dispositif où elles sont installées.

 

Qu'est-ce qu'une batterie rechargeable ?

Une batterie rechargeable est un accumulateur qui peut être rechargé lorsqu'il est vide et réutilisé de nombreuses fois. Elles sont aussi appelées cellules secondaires (par rapport aux piles primaires qui ne peuvent pas être rechargées). Les batteries de ce type sont disponibles dans de nombreuses tailles standard, mais aussi et de plus en plus dans des tailles moins courantes, plus spécialisées.

Les batteries rechargeables peuvent utiliser une technologie chimique basée sur le nickel métal hydrure (NiMH), le plomb, le nickel cadmium (NiCd) et le Lithium-ion (Li-ion). Ce dernier type est très répandu actuellement, alimentant les téléphones portables et de très nombreux autres dispositifs électroniques rechargeables. Certaines de ces batteries sont installées de manières plus ou moins permanentes. Elles sont rechargées en branchant le dispositif au secteur à l'aide d'un adaptateur mural ou d'un adaptateur USB pour ordinateur.

Le facteur de réutilisation a renforcé la demande pour ce type de batteries, qui bénéficient d'une performance constamment améliorée. Les batteries rechargeables modernes acceptent un très grand nombre de recharges. Même si elles sont plus chères que les batteries jetables, la différence est rapidement compensée par leur réutilisation.

Dans certains cas, des batteries de taille standard ne sont pas compatibles avec certaines applications. Les contraintes peuvent être d'ordre spatial ou le dispositif utilise une batterie propriétaire non-standard. Dans de tels cas, les fabricants peuvent fournir des batteries spécialisées dans des formats réduits des versions standard : 1/3, ½, etc., ou dans d'autres tailles propriétaires. Elles peuvent aussi être achetées sous forme de packs, offrant une solution pratique pour alimenter un dispositif nécessitant une alimentation plus importante.

 

Quelles sont les applications des batteries rechargeables ?

Les batteries rechargeables sont très demandées pour de nombreuses applications industrielles et grand public. De toutes les batteries rechargeables, les batteries automobiles sont les plus connues. Une partie de la charge d'une batterie automobile est consommée par le démarreur et le système électrique du véhicule la recharge. Les batteries automobiles sont des batteries au plomb. Bien qu'elles soient beaucoup plus dangereuses que les autres types de batteries rechargeables, du fait des substances très toxiques qu'elles contiennent, elles sont très durables, fiables et peuvent tolérer une gamme de températures très étendue.

L'avènement des véhicules électriques utilisables au quotidien a déclenché le développement de nouveaux types de batteries et des améliorations importantes des types existants. Les batteries rechargeables sont la nouvelle technologie indispensable à ces nouveaux types de véhicules. Elles peuvent être rechargées par une connexion au secteur ou par le déplacement du véhicule. La capacité, la puissance et l'efficacité énergétique de ces batteries sont constamment améliorées.

Sur le marché de la grande consommation, les smartphones, les tablettes PC et les ordinateurs portables sont alimentés par des batteries rechargeables. Ces batteries renforcent la capacité d'utilisation des outils électroportatifs en éliminant la nécessité d'une connexion au secteur. Leurs utilisateurs peuvent acquérir plusieurs packs batteries et les échanger pour disposer d'une autonomie accrue, les rechargeant successivement dès que leur charge est épuisée.

À plus grande échelle, les batteries rechargeables sont largement utilisées dans le secteur des énergies renouvelables. Elles servent à stocker l'énergie générée par des ressources renouvelables. Par exemple, une maison équipée de panneaux solaires peut stocker l'énergie dans un groupe de batteries et bénéficier d'une alimentation électrique nocturne. Les batteries servent aussi à répartir les charges sur les réseaux électriques.

Les batteries rechargeables alimentent les radios émetteurs-récepteurs, les lampes torches, et bien d’autres applications, contribuant à réduire les coûts d'utilisation de systèmes autonomes grands consommateurs d'énergie.

 

Que ce que passe-t-il pendant la charge et la décharge d'une batterie ?

Pendant le chargement d'une batterie rechargeable, le processus électrique est exactement inverse de celui du chargement.

Les batteries contiennent une cathode (borne positive) et une anode (borne négative). Ces deux bornes sont en contact avec un électrolyte. Les batteries sont normalement classées selon la typologie chimique de cet électrolyte : plomb, NiMh etc. Pendant que la batterie libère sa charge, une réaction électrochimique d'oxydation a lieu sur l'électrode négative ou anode. Une réaction de réduction électrochimique a lieu sur la borne positive. Pendant le chargement de la batterie, le siège de ces deux réactions est échangé.

Dans une batterie jetable, la réaction électrochimique d'oxydation est irréversible. Alors que dans une batterie rechargeable, la réaction peut être inversée de très nombreuses fois pour restaurer sa charge. Grâce aux progrès technologiques, les batteries rechargeables offrent un plus grand nombre de recharges, mais assurent aussi une autonomie accrue à chaque recharge.

La technologie nécessaire au chargement d'une batterie trouble les définitions habituelles de la terminologie des batteries. Bien que l'anode soit normalement la borne négative, et la cathode la borne positive, ces rôles sont inversés pendant que la batterie se recharge. Les mêmes termes sont utilisés pour désigner les composants d'une batterie rechargeable et ceux d'une batterie jetable.

 

Quels sont les composants actifs ?

Les composants actifs d'une batterie sont les matériaux qui constituent ses éléments positifs et négatifs. Elles incluent l'électrolyte utilisé dans la batterie.

 

Quels sont les types de batteries rechargeables ? Quelles sont les applications de chaque type de batteries ? Quels sont les types d'énergie électrique fournis par les différents types ?

Les batteries rechargeables sont disponibles dans plusieurs dimensions standard : AA, AAA, etc. Elles sont également disponibles dans des formats spécialisés pour diverses applications spécifiques. Plusieurs batteries rechargeables peuvent être combinées en une seule unité, le plus souvent appelé « pack », qui alimente par exemple des outils sans fil et autres applications.

 

Toutes les batteries fournissent un courant continu.

 

Batteries rechargeables pour radios émetteurs-récepteurs

Les types des batteries rechargeables pour radios sont très diversifiés. De petites radios à faible puissance peuvent utiliser plusieurs batteries AA ou AAA. Les dispositifs plus sophistiqués sont généralement alimentés par des batteries Lithium-ion. La puissance requise par les transmetteurs radios exige que ces batteries offrent une longue autonomie avant d'être rechargées.

 

Batteries rechargeables 9 Volts

Les batteries rechargeables 9 Volts alimentent des radios et de nombreux autres dispositifs. Elles ont généralement la même forme que les batteries 9 V standard, leurs deux bornes étant situées côte à côte sur leur partie supérieure. À l'intérieur, plusieurs cellules de 1,5 volt sont interconnectées par câblage. Leur format est très proche de celui des batteries AAA.

 

Batteries rechargeables AA

Les batteries rechargeables AA font partie des batteries les plus couramment utilisées. Le format AA est utilisé dans une multitude de dispositifs, à partir des lampes torches les plus simples. Ce sont généralement des batteries NiMH.

 

Pack de batteries rechargeables AA

Un tel pack comprend plusieurs batteries AA interconnectés. Il fournit donc une tension plus haute que celle d'une batterie AA. Ces packs alimentent des outils électroportatifs, divers types de radios, outils et appareils.

 

Batteries rechargeables AAA

Les batteries rechargeables AAA font aussi partie des types de batteries les plus couramment utilisés. Elles sont utilisées pour les mêmes types de dispositifs AA, mais leurs dimensions plus faibles permettent de réduire la taille des dispositifs.

 

Packs de batteries rechargeables AAA

Les packs de batteries rechargeables AAA sont utilisés dans des applications ou dispositifs nécessitant plusieurs batteries AAA et lorsque la compacité d'une seule unité d'alimentation constitue un avantage. Ces packs sont couramment utilisés dans différents dispositifs de communication et autres appareils électroniques.

 

Batteries rechargeables C

Les batteries C offrent assez de courant pour alimenter des appareils qui nécessitent plus d'énergie que les batteries AA et AAA ne peuvent fournir. Elles ne sont pas aussi courantes que les batteries AA et AAA, mais elles sont très utiles lorsque des niveaux d'énergie supérieurs sont requis. Elles sont également désignées par les termes batteries 14 et R14.

 

Packs de batteries rechargeables C

Lorsqu'une puissance supérieure est requise, plusieurs batteries C peuvent être combinées en une seule unité. Cette solution autorise des manipulations plus faciles, tels qu'insertion, extraction, recharge et réutilisation.

 

Batteries rechargeables pour appareils photos et caméscopes

Les batteries rechargeables pour appareils photos et caméscopes sont normalement spécifiques à la marque du dispositif. Elles sont fournies dans un boîtier étanche doté de bandes de contact qui permettent de connecter la batterie pour la recharger et l'installer dans le dispositif. Dans la plupart des cas, elles utilisent la technologie Lithium-ion. Nombre d'entre elles se rechargent en restant dans le dispositif.

 

Batteries rechargeables boutons

Les batteries rechargeables boutons sont souvent installées en permanence dans des dispositifs électroniques. Lorsqu'elles ne sont pas permanentes, elles sont rarement remplacées. La batterie CMOS installée dans un ordinateur est un exemple d'installation permanente. La batterie se charge pendant que l'ordinateur est allumé et alimente certaines fonctions, telles que l'horodatage lorsque l'ordinateur est éteint.

 

Batteries rechargeables D

Les batteries D sont les plus grandes des batteries les plus courantes. Elles sont idéales pour des applications nécessitant des dispositifs à forte consommation. Elles sont couramment utilisées dans les lampes torches les plus puissantes, les radios et autres dispositifs qui épuiseraient très rapidement des batteries AA ou AAA.

 

Packs de batteries rechargeables D

Ces packs combinent plusieurs batteries D interconnectées. Elles sont particulièrement utiles dans des applications nécessitant plus de courant qu'une seule batterie ne pourrait fournir. Conçues pour des dispositifs qui vident rapidement les batteries, elles sont très fréquemment utilisées pour alimenter des outils électroportatifs et autres appareils puissants.

 

Processeurs d'énergie

Les processeurs d'énergie sont des dispositifs qui servent à stocker l'énergie et à gérer l'énergie nécessaire à un système. Ils peuvent être utilisés dans des applications sophistiquées, par exemple la régulation de la puissance de sortie et autres utilisations.

 

Batteries rechargeables pour lampes

Ces grosses batteries sont utilisées dans les plus anciens modèles de lampes portables. Elles sont rectangulaires, hautes et des ressorts spiralés font office de bornes. La puissance la plus courante est de 6 Volts, mais d'autres niveaux de puissance sont disponibles. Elles combinent plusieurs cellules individuelles. Elles offrent de hautes capacités.

 

Batteries rechargeables au plomb

Les premières batteries au plomb datent de la fin des années 1800. Cette technologie est encore largement utilisée aujourd'hui. Les batteries au plomb sont donc les premières batteries rechargeables. Elles sont couramment utilisées dans véhicules et diverses applications maritimes. Les batteries au plomb sont lourdes et contiennent des produits chimiques toxiques, qui nécessitent des méthodes de recyclage spécifiques.

 

Packs batteries rechargeables Lithium

Figurant parmi les plus fiables, les batteries rechargeables Lithium sont utilisées dans un grand nombre d'applications. Elles sont disponibles dans une grande variété de tensions et de capacités. Elles sont utilisées dans des téléphones sans fil et autres dispositifs, dont les cycles de charges et de décharges sont fréquents.

 

Batteries de téléphones portatifs

Ce sont généralement des batteries Lithium-ion construites spécifiquement pour chaque marque, et parfois spécifiques à un seul modèle. Elles offrent une bonne capacité d'alimentation et un choix de tensions, 3,7 V étant la plus courante.

 

Batteries rechargeables N

Les batteries N sont couramment utilisées pour alimenter des lampes torches, des glucomètres et autres produits. Elles ressemblent aux batteries AA, bien que légèrement plus grandes, ce qui leur confère une puissance légèrement supérieure.

 

Chargeurs portatifs

Les chargeurs portatifs servent à charger d'autres dispositifs rechargeables, et ils sont eux-mêmes rechargeables. Ils se différencient par leur tension de sortie et le type de leurs connecteurs. Les connecteurs USB sont très utilisés.

 

Batteries rechargeables pour ordinateurs portables

Disponibles dans un choix de tensions, ces batteries à haute capacité sont conçues pour des ordinateurs portables. Le plus souvent, elles sont seulement utilisables dans des dispositifs spécifiques d'une marque, et certaines dans des modèles d'ordinateurs spécifiques. Ce sont des batteries volumineuses et lourdes. La plupart sont des Lithium-ion, même si des batteries NiMH alimentent aussi des ordinateurs portables.

 

Batteries rechargeables à semi-conducteurs

Ces batteries se différencient par le fait que leur électrolyte et leurs électrodes sont fabriqués dans des matériaux solides. Elles sont très couramment utilisées dans des applications électroniques et des designs très compacts.

 

Batteries rechargeables spécialisées

Certains dispositifs utilisent des formats de batteries très spécialisés, tels que ½ A, 1/3 AA etc. Les versions rechargeables de ces batteries offrent les mêmes avantages que les batteries rechargeables de tailles standard.

 

Packs de batteries rechargeables spécialisés

Par leur variété de tailles, tensions et capacités, les packs de batteries rechargeables spécialisés sont la solution idéale lorsque des critères d'encombrement et d'autres contraintes disqualifient des batteries de taille standard. Ils sont disponibles dans un très grand nombre de types, certains étant propriétaires pour des marques spécifiques.