Comment fonctionne une batterie et 3 façons de la ruiner

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L'un des appareils électroniques les plus utiles à notre disposition est également l'un des plus courants. La batterie moderne est présente dans tant de nos technologies préférées que vous pourriez presque être pardonné de ne pas passer de temps à en apprendre davantage sur leur fonctionnement.

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Une brève histoire des batteries

Alessandro Volta a présenté la première batterie électromagnétique fonctionnelle en 1800. Sa pile de plaques de cuivre et de zinc séparées par des disques de papier imbibés de saumure a produit une tension constante pendant une durée «raisonnable». Ceci était connu comme une pile voltaïque et était le précurseur d'une génération d'expérimentation alimentée par batterie.

En 1836, John Frederic Daniell a normalisé la conception de la batterie. Un pot en cuivre rempli d'une solution de sulfate de cuivre immergé dans un récipient en terre cuite non émaillée rempli de soufre l'acide et une électrode en zinc sont devenus la norme de batterie de facto, avec d'innombrables télégraphes électriques les réseaux.

Avance rapide vers l'Université d'Oxford, 1979. John Goodenough et Koichi Mizushima ont démontré une pile rechargeable fonctionnelle avec une plage de 4 volts qui utilisait l'oxyde de lithium cobalt comme électrode positive et le lithium métal comme négatif. Le précurseur de la pile au lithium telle que nous la connaissons est née - mais n'a été commercialisée qu'en 1991 par Sony et Asahi Kasei dans leurs appareils électroniques portables.

Qu'est-ce qu'une batterie moderne?

Nous utilisons le terme batterie moderne pour décrire les cellules électrochimiques qui alimentent nos appareils technologiques portables. Les batteries entrent dans deux catégories communes:

• À usage unique: piles jetables avec électrodes qui sont irréversiblement modifiées pendant l'utilisation.
• Rechargeable: piles réutilisables avec électrodes qui sont restaurées par courant inverse.

La plupart des appareils électroniques portables modernes disposent d'une batterie au lithium, dont la plus courante est le lithium-ion (Li-ion) cellule. Vous pouvez également rencontrer un lithium-polymère (Li-Po) cellule qui a la même composition électrochimique et la même chimie générale que son homologue, mais coûte plus cher à fabriquer et a une densité d'énergie plus faible.

Néanmoins, les batteries Li-Po sont toujours populaires en raison de leur conception légère et flexible et de leur des capacités de fonctionnement améliorées à des températures plus élevées et plus basses, quelque chose de Li-ion peut lutter avec.

Les batteries Li-ion contiennent généralement un composé de lithium intercalé tel que l'oxyde de lithium-cobalt (LiCoO₂) comme une électrode, du graphite pour la seconde et un solvant organique comme électrolyte. Ce composé est utilisé en raison de sa densité énergétique élevée et de sa perte de charge lente lorsqu'il n'est pas utilisé, ainsi cycle de mémoire pour prolonger la durée de vie de la batterie Calibrez et entretenez la batterie de votre MacBook pour de meilleures performancesSi vous calibrez et entretenez correctement la batterie de votre MacBook, il est possible d'améliorer les performances et de différer le remplacement aussi longtemps que possible. Lire la suite .

Toutes les batteries au lithium contiennent un coefficient de pression-température. Il s'agit d'un interrupteur ou d'un capteur de sécurité conçu pour empêcher la batterie de surchauffer dans des conditions extrêmes ou une surutilisation, un processus qui rend généralement la batterie inutile en endommageant de façon permanente les composés chimiques qui rendent possible le processus de charge / décharge.

Le processus de facturation

Les batteries au lithium sont devenues la batterie de technologie portable de choix en raison de leur haute densité d'énergie et qualités rechargeables La nouvelle technologie de batterie se recharge en deux minutes et dure vingt ansIl y a une nouvelle technologie de batterie à l'horizon, et il y a de fortes chances que cela change la façon dont vous utilisez vos appareils Lire la suite .

Pendant le processus de charge, les ions lithium se déplacent à travers l'électrolyte de l'électrode positive d'oxyde de lithium cobalt à l'électrode négative de graphite. Lors de la décharge ou de l'utilisation, les ions reviennent à travers l'électrolyte, du négatif au positif. Ce processus se produit à une tension relativement élevée - 3,7 volts par rapport à une pile alcaline AA à 1,5 volts - c'est pourquoi les batteries au lithium sont devenues la source d'alimentation portable de choix pour de nombreux consommateurs électronique.

Les batteries au lithium font également partie de batteries plus grandes Les 6 meilleurs packs de batteries de sauvegarde pour prolonger la disponibilité de votre téléphoneUne batterie est l'un des meilleurs moyens de recharger votre téléphone en cas d'urgence. Voici quelques banques d'alimentation portables qui pourraient être exactement ce dont vous avez besoin. Lire la suite , comme une batterie d'ordinateur portable. Ces batteries comportent un certain nombre de cellules lithium-ion liées en un composant plus grand et contiendront un certain nombre de composants supplémentaires:

• Capteur de température: Capteur surveillant la température à l'intérieur du pack afin de maintenir la sécurité et la longévité des cellules.
• Régulateur de tension: Capteur et circuit pour surveiller et réguler la sortie / capacité de chaque cellule à l'intérieur du pack
• État de charge de la batterie: Capteur informant le système d'exploitation de l'état de charge actuel (par exemple 47% plein)
• Connecteur: Pack connecteur pour ordinateur portable, spécifique à la marque.

Les batteries au lithium peuvent effectuer des milliers de cycles de charge / décharge avant que la qualité de la cellule ne commence à vraiment se dégrader, mais il existe plusieurs façons de ruiner votre batterie, vous mettant potentiellement en danger dans le processus.

Entretien de la batterie

L'électrode positive présente dans la plupart des batteries au lithium, LiCoO₂, peut présenter un certain nombre de dangers si la cellule est endommagée. Contrairement à un certain nombre d'autres options de batterie, compromettre le composé inflammable sous pression peut produire des résultats extrêmes. Pour atténuer cela, les cellules de batterie au lithium sont soumises à un certain nombre de tests de sécurité, dont beaucoup sont plus rigoureux que leurs homologues à base d'acide.

Chaleur

Il y a eu un certain nombre de cas où des batteries au lithium s'enflammaient dans des conditions de chaleur extrême. Batteries sous contrainte thermique associées à toute pression supplémentaire inattendue ou court-circuit peut «exploser» en laissant une batterie détruite Apple propose le remplacement gratuit de l'iPod Nano de 1ère génération [Actualités]Aussi rare qu'Apple admette publiquement un dysfonctionnement, celui-ci est trop gros pour être ignoré. Selon Apple, les batteries de certains iPod nanos de première génération peuvent surchauffer et devenir un ... Lire la suite et, le plus souvent, une pièce endommagée de la technologie portable.

Chaque batterie au lithium a un séparateur intégré contenu dans la cellule. Cela distingue les électrodes positives et négatives pendant le processus de charge / décharge. Si ce séparateur devient perforé ou endommagé, il y a un risque que les électrodes entrent en contact. Cela fait que la batterie subit un gain de chaleur rapide qui peut entraîner une explosion.

La batterie a un mécanisme de ventilation pour empêcher une telle occurrence mais finalement, en raison de la nature du produit chimique le composé étant évacué, le risque d'une réaction explosive demeure en raison de la chaleur générée par le produit chimique réaction.

Taux de décharge

À base de lithium les batteries préfèrent une décharge partielle Comment prolonger la durée de vie de la batterie de votre téléphone et conserver plus de jusLa durée de vie de la batterie est l'une des plus grandes difficultés de l'électronique moderne. Les smartphones, les tablettes et les ordinateurs portables y font tous face. Alors, que pouvez-vous faire pour maximiser le temps que vous obtenez par charge? Lire la suite , plutôt que «profond» ou «complet». Ils n'ont pas de mémoire de charge, donc une décharge partielle n'affecte pas les performances futures.

Cependant, une décharge «profonde», c'est-à-dire un épuisement complet de la batterie, entraînera la chute de la tension d'une batterie au lithium et pourrait entraîner une batterie définitivement endommagée.

Processus de vieillissement

Les batteries au lithium vieillissent. On pense que leur durée de vie maximale se situe entre 2 et 4 ans Que faire si la batterie de votre ordinateur portable ou tablette ne se charge pasParfois, nous recevons une question sur MakeUseOf Answers concernant une batterie qui refuse de se charger. Ce n'est pas surprenant. Les batteries sont connues pour ne durer que si longtemps et de mauvaises conditions peuvent considérablement réduire leur durée de vie. Problèmes... Lire la suite en fonction du nombre de cycles de charge / décharge expérimentés. Cela ne veut pas dire que vous devriez garder une trace du nombre de fois que vous utilisez la batterie car cela serait plutôt difficile. Mais retarder l'utilisation d'une nouvelle batterie et la laisser sur l'étagère ne prolongera pas la durée de vie de la batterie - la batterie ne durera toujours que les mêmes 2 à 4 ans.

Il convient également de vérifier quand une batterie a été fabriquée lors de l'achat d'un nouveau produit technologique portable. Si elle est restée redondante dans un entrepôt pendant un an, c'est une année d'autonomie déjà épuisée. Contactez le fabricant du produit et demandez une batterie neuve si possible.

Il existe des applications modernes de gestion de batterie qui prétendent pouvoir inverser la dégradation des cellules actuellement acceptée au fil du temps, comme batteryOS ’, un produit qui sera lancé en février 2015.

Li-Air

le nouvelle génération de batteries au lithium Des technologies de batterie qui vont changer le mondeLa technologie des batteries a progressé plus lentement que les autres technologies et est maintenant le pôle de la longue tente dans un nombre stupéfiant d'industries. Quel sera l'avenir de la technologie des batteries? Lire la suite comprendra la chimie lithium-air, permettant une densité d'énergie extrêmement élevée dans des conceptions de plus en plus légères. Les batteries Li-Air gagnent un avantage en termes de densité d'énergie par rapport à leurs homologues traditionnelles en utilisant oxygène abondant pour induire le flux de courant, plutôt que de stocker l'oxydant chimique requis intérieurement.

Malheureusement, des recherches sont encore nécessaires dans un certain nombre de domaines clés avant qu'un produit Li-Air commercialement viable ne soit intégré à nos appareils portables.

Cela vous a-t-il aidé à comprendre les piles de vos appareils portables? Dites-nous ce que vous en pensez ci-dessous!

Crédits image: Batteries via Wikimedia Commons, Pile voltaïque via Wikimedia Commons, Batterie au lithium-ion via Wikimedia Commons, Batterie au lithium-polymère via Wikimedia Commons, 3GS avec batterie cassée via Wikimedia Commons, Batterie vide via Pixabay, Densité d'énergie de la batterie via Wikimedia Commons