Le monde des accumulateurs rechargeables

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Histoire
L´histoire des accumulateurs

Quand la batterie a-t-elle été inventée ?

Version courte
Isidor Buchmann, Directeur Cadex Electronics Inc.
isidor.buchmann@cadex.com
Avril 2002


L'une des découvertes les plus importantes dans les 400 dernières années fut l'électricité. Vous pouvez vous poser la question: « Est-ce que l'électricité existe depuis si longtemps ? » La réponse est « oui » et peut-être même depuis beaucoup plus longtemps. Mais l'électricité ne devint utile qu'à la fin des années 1800.
Les premières méthodes de production d'électricité consistèrent à créer une charge statique. Alessandro Volta (1745-1827) inventa un dispositif connu sous le nom de « pistolet électrique » qui consistait en un fil électrique placé dans un bocal rempli de méthane sous forme gazeuse. En envoyant une étincelle électrique à travers le fil, le bocal se mettait à exploser.
Par la suite Volta pensa utiliser cette invention pour essayer de fournir des communications interurbaines, mais vu le résultat obtenu il ne réussit bien sûr à envoyer qu'un seul bit... (explosif !) Un fil de fer supporté par des poteaux en bois devait être posé entre Como et Milan en Italie. Le fil à l'autre extrémité, devait aboutir dans un bocal rempli de méthane sous forme gazeuse. Au signal donné, une étincelle électrique devait être envoyée par le fil et provoquer une détonation signifiant un événement codé. Cette liaison de télécommunications ne fut jamais été construite.
L'étape suivante de production d'électricité apparut grâce à l'électrolyse. Volta découvrit en 1800 qu'un flux continu de force électrique était possible lorsqu'on utilisait certains fluides conducteurs pour engendrer une réaction chimique entre des métaux. De plus Volta s'aperçut que la tension augmentait lorsque les piles voltaïques étaient empilées. Ceci conduisit à l'invention de la batterie. Dès lors les expériences conduites ne se limitèrent plus à une brève démonstration d'étincelles ne durant qu'une fraction de seconde. Un écoulement apparemment continu de courant électrique était désormais disponible.
À l'époque, la France approchait un point culminant au niveau des progrès scientifiques et les idées nouvelles étaient accueillies à bras ouverts pour supporter le programme politique. Sur invitation, Volta adressa l'Institut Français lors d'une série de conférences auxquelles Napoléon Bonaparte participa. Napoléon, en personne, offrit son aide lors de certaines expériences, créant des étincelles à partir d'une batterie, faisant fondre un fil en acier, déchargeant un 'pistolet électrique' et décomposant l'eau en ses éléments constitutifs.

Volta

Des nouvelle découvertes furent effectuées lorsque Sir Humphry Davy installa la plus grosse et la plus puissante batterie électrique dans les chambres fortes de la 'Royal Institution' de Londres. Il raccorda la batterie à des électrodes en charbon et produisit la première lumière électrique. Comme il le fut rapporté par des témoins, sa lampe voltaïque à arc produisit « l'arc ascendant de lumière d'une brillance encore jamais vue »
En 1802, le Docteur William Cruickshank conçut la première batterie électrique capable d'être produite en série. Cruickshank arrangea des feuilles carrées de cuivre soudées à leurs extrémités et intercalées avec des feuilles de zinc de même taille. Ces feuilles étaient placées dans une longue boîte en bois rectangulaire qui était ensuite refermée étanchement à l'aide de ciment . Des encoches à l'intérieur de la boîte permettaient de maintenir les plaques métalliques bien en place. La boîte était remplie d'une solution aqueuse salée (saumure) ou d'acide dilué.
Jusqu'à une certaine époque toutes les batteries comportaient des éléments/accumulateurs primaires, ce qui voulait dire qu'elles n'étaient pas rechargeables. En 1859, Le physicien français Gaston Planté inventa la première batterie rechargeable. La batterie secondaire était basée sur un couple chimique acide plomb, qui est toujours utilisée de nos jours.

Volta
La troisième méthode d'obtention d'électricité fut découverte relativement tard : l'électricité produite par magnétisme. En 1820, André-Marie Ampère (1775-1836) s'aperçut que des fils transportant un courant électrique étaient de temps en temps attirés l'un vers l'autre mais que parfois ils se repoussaient. En 1831, Michael Faraday (1791-1867) démontra comment un disque de cuivre pouvait produire le passage d'un courant électrique en permanence quand il était en rotation à l'intérieur d'un fort champ magnétique. Faraday et son équipe de recherche réussirent à produire une force électrique permanente tant que le mouvement entre une bobine et un aimant continuait.
En 1899, Waldmar Jungner, un Suédois, inventa la batterie au nickel-cadmium. En 1947, Neumann réussit à étanchéifier complètement l'accumulateur. Ces progrès conduisirent à la batterie moderne étanche au nickel-cadmium.
La recherche sur les batteries au NiMH commença dans les années 1970 mais les alliages d'hydrures métalliques étaient instables dans le contexte d'un accumulateur. Des nouveaux alliages d'hydrures furent développés dans les années 1980 qui améliorèrent leur stabilité. Le NiMH devint disponible commercialement dans les années 1990.
Les premières batteries primaires au lithium apparurent au début des années 1970. Des tentatives de développement de batteries rechargeables au lithium suivirent dans les années 1980 mais échouèrent à cause de problèmes de sécurité. Du fait que le lithium sous forme métallique est par nature très instable, particulièrement lors de la charge, la recherche donc s'est orientée vers des batteries à lithium non métallique utilisant des ions de lithium. Bien que légèrement inférieur en densité d'énergie que son homologue à lithium métallique, le Lithium-ion (Li-ion) ne présente pas de danger si certaines précautions lors de la charge et de la décharge sont prises. En 1991, Sony Corporation a commercialisé la première batterie au Li-ion.
Aussi « bizarres » et peu fiables que les premières batteries aient pu apparaître, nos descendants regarderont peut-être un jour la technologie d'aujourd'hui avec le même oeil critique que nous avons lorsque nous jugeons les expériences « primitives » conduites il a 200 ans par nos prédécesseurs.


Le présent article contient des extraits de la deuxième édition du livre intitulé Batteries in a Portable World (ou 'L'importance des batteries dans un monde en mouvement' en édition française), un ouvrage au sujet des batteries rechargeables pour le « profane ». Dans ce livre, M. Buchmann évalue les batteries dans leurs utilisations de tous les jours et il explique leurs points forts et leurs points faibles en utilisant un langage de non initié. Ce livre de 300 pages est disponible auprès de Cadex Electronics Inc. à l'adresse de courrier électronique « book@cadex.com », par téléphone au 604-231-7777 ou dans les librairies. Pour obtenir de plus amples renseignements concernant la technologie des batteries, veuillez visiter le site « www.buchmann.ca ».
À propos de l'auteur
Isidor Buchmann est le fondateur et le P.D.G de la société Cadex Electronics Inc., située à Richmond (près de Vancouver) en Colombie Britannique, Canada. M. Buchmann a une formation en communications radio et il a étudié le comportement des batteries rechargeables pendant deux décennies, dans toutes les applications pratiques de tous les jours. Auteur de plusieurs articles et de plusieurs livres concernant la technologie d'entretien des batteries, M. Buchmann est un conférencier bien connu qui a rédigé des rapports techniques et qui a effectué des présentations lors de séminaires et de conférences à travers le monde.
À propos de la société
Cadex Electronics Inc. conçoit et fabrique des chargeurs et des analyseurs de batteries élaborés ainsi que des logiciels de gestion de batteries. Ses produits primés ont un seul but : prolonger la vie des batteries. Ils sont utilisés dans les domaines des communications sans fil, des services d'urgence, de l'informatique portative, de l'avionique, du secteur biomédical, de la radiodiffusion et de la défense. Cadex a la certification ISO 9001 et les produits Cadex sont vendus dans plus de 100 pays.


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