Pil elektrik

Yon **pil elektrik**, souvan refere yo kòm yon **batri**, se yon aparèy elektwochimik ki pwodui elektrisite konvèti enèji chimik an enèji elektrik atravè yon reyaksyon oksidorediksyon.

Sistèm elektwochimik sa a te envante pa syantifik Italyen Alessandro Volta pa anpile kouch de metal ki separe pa feltre tranpe nan asid. Biwo Entènasyonal Pwa ak Mezi te chwazi nonmen inite potansyèl elektrik vòlt, an referans a Volta.

Pa analoji, tèm "batri" deziyen nenpòt pil eleman ki pwodui elektrisite, menm jan "batri" deziyen nenpòt aranjman seri pil oswa akimilatè elektrik.

## Vokabilè: pil, akimilatè, batri
### Pil ak "pil rechajab"

Okòmansman, tèm "pil" la te deziyen yon aparèy Alessandro Volta syantifik Italyen an te envante, ki te konpoze de yon *pile* rondelles de twa diferan Metal (kuiv, plon), fè), separe pa felt enpreye ak yon elektwolit.

Mo "pilreman vre, yon fwa ke potansyèl elektwòds yo te egalize, li pa posib ankò pou retabli potansyèl inisyal la.

Pa ekstansyon, yon "batri rechargeable" se yon ti rechargeable akimilatè elektrik ki gen dimansyon ki idantik ak yon batri, vòltaj la ki jeneralman pi ba pase sa yo ki nan yon batri alkalin ki gen menm gwosè.

### Batri
Tèm "batri" la deziyen yon asosyasyon nan seri oswa nan paralèl pil oswa akimilatè pou asanble a rive nan sèten karakteristik nominal, tankou vòltaj, kouran maksimòm akseptab oswa kapasite.

Si eleman ki monte youn ak lòt yo se akimilatè, yo fòme yon batri akimilasyon. Nan ka yon konbinezon de pil, asanble ki pa rechargeable yo rele batri prensipal.

Tèm "batri" yo itilize nan endistri otomobil la Se poutèt sa, deziyen pi byen yon batri depo, lèt la se rechargeable.

### Lòt moun

Tèm "batri" a parèt nan lòt non ki pa pataje menm prensip fonksyònman an. Kidonk, selil gaz la, byenke fonksyone tou pa reyaksyon redox, pa fèt ak pil metal.

## Prensip fonksyòman

Anvlòp yon batri se kote yon reyaksyon chimik ant de sibstans, youn nan yo ka fasilman abandone elektwon yo (diminye materyèl), ak lòt la. ki absòbe yo (materyèl oksidan). Chak nan reyaksyon chimik sa yo rele yon "demi-reaksyon". Lè yo byen konbine, yo fòme yon reaksyon redox. Chak mwatye reyaksyon rive nan yon solisyon kote yon echanj elektwon fèt. Se elektwon sa yo ki fè echanj ant de sibstans yo. Pou asire balans chaj elektrik, li nesesè pou konekte de solisyon yo lè l sèvi avèk yon pon sèl, sistèm ki pèmèt transpò sèten ionss pandan y ap entèdi sikilasyon an. nan sòlvan.

Chak eleman nan koup oksidan/diminye konekte ak yon elektwòd. Elektwòd sa yo, lè yo konekte nan yon sikwi konsome elektrisite, lakòz sikilasyon yon kouran elektrik; reyaksyon chimik la lakòz yon sikilasyon chaj (elektwon, ion). Yon batri bay kouran dirèk. Tèminal (-) batri a koresponn ak anod kote reyaksyon oksidasyon la pran plas ki pral bay elektwon yo. Tèminal (+) yon batri a koresponn ak katòd kote reyaksyon rediksyon rive ki pral konsome elektwon yo.

Yo itilize sistèm sa a pou selil elektrik ak pil depo, ak divès kalite koup elektwochimik. Yon batri elektrik ka gen plizyè nan koup sa yo ki konekte nan seri, sa ki fè li posib pou ajiste vòltaj ki disponib nan tèminal batri a nan valè a vle.

Li posib pou fè yon batri endijèn, pa egzanp lè w kole yon clip papye ki depliye oswa yon klou (ki fèt ak asye galvanize, se poutèt sa kouvri ak zenk) ak yon fil elektrik vid (an kuiv) ki konekte ak yon dyòd ki emèt limyè. Nan anod la, zenk la bay elektwon li yo, epi nan katod la, ion H+ ki soti nan ji asid la pran elektwon yo epi li lage sou fòm diidwojèn . Nou jwenn gadjèt sou mache a ki sèvi ak menm prensip sa a: pa egzanp ti kwatz revèy ki mache ak yon pòmdetè (menm prensip nan anod la, pandan ke 'nan katod la dlo redwi a ions HO<sup>−</sup> ak idwojèn).

## Istwa
Objè akeyolojik, tankou sa yo te jwenn an 1936, sanble ak pil. Kidonk Bagdad elektrik batri, ki soti nan III, byenke fonksyon li kòm yon batri se kontwovèsyal. Yo ta travay sou ji fwi, oswa menm sulfat kwiv, eksperyans sou rekonstriksyon modèn yo te valide posibilite de modèl yo. Pa gen okenn lyen istorik ant objè sa yo ak devlopman pil kontanporen, espesyalman paske itilizasyon sa yo ta dwe plake metal presye (pa elektwoliz galvanoplastik), ki ta eksplike minè li yo, oswa sekrè, sèvi ak, petèt ki asosye ak itilizasyon falsè (gade Achimèd ak kouwòn wa Iewo).

An 1786, Luigi Galvani te obsève ke misk janm krapo yo te kontrakte lè li te antre an kontak ak metal, menm jan ak lè yo te konekte li nan yon machin elektwostatik. Li te dekouvri ke reyaksyon an te pi fò lè li te itilize yon enstriman ki fèt ak de metal diferan .

Nan opozisyon ak travay Galvani (elektrisite orijin bèt), Alessandro Volta te envante premye selil kolòn nan ; premye sistèm sa yo te konpoze de yon "pile" (kidonk non envansyon an) nan disk nan de metal diferan separe pa disk nan felt, tranpe nan asid. Presyon kolòn nan sou disk anba yo lakòz silenn yo santi yo sèk deyò, ki finalman pa ranpli wòl yo ankò. Se poutèt sa, Volta te envante pile kouwòn lan byen vit, ki te fòme ak pi piti pile ki te monte an seri.

Kèk mwa apre envansyon Volta, de chimisyen Britanik yo, William Nicholson (1753-1815) ak Anthony Carlisle (1768-1840), te itilize batri Volta pou fè a. premye elektwoliz atifisyèl (elektwoliz dlo) nan .

Depi 1802, William Cruikshank kreye pil depresyon lè li mete bann zenk ak kwiv vètikal nan yon tank ki gen mi izolasyon plen ak dlo asid. Li pi senp pou pwodwi pase batri Volta.


Fichye:Pila di Volta 01.jpg|Pil voltaik la.
Fichye:Voltaic pile.svg|Volta pil dyagram.


### Pil polarizable
Ant 1813 ak 1815, William Hyde Wollaston devlope batri Wollaston nan ki elektwòd kwiv la te antoure elektwòd zenk la. Sa a double sifas elektwòd la ak pwolonje operasyon batri a. Premye pil sa yo soufri, an reyalite, nan yon fonksyone byen: polarizasyon.

Reaksyon oksidorediksyon an lakòz yon akimilasyon sous-pwodwi ki deranje fonksyone batri a. Nan pil zenk-kwiv sa yo, se rediksyon asid elektwolit la ki pwodui lage bul dihydrogen sou kòb kwiv mete ki anpeche pasaj kouran an. Apre yon ti tan, li nesesè pou netwaye batri a nan depo sa yo pou li kontinye fonksyone.

An 1813, Napoleon te bay École Polytechnique yon pil voltayik  kwiv/zenk, ki te okipe  nan sifas. Humphry Davy te bati yon Pil Cruickshank ki te fòme ak  ak |koup kwiv/zenk nan [ [Royal Institution|Royal Institute]] nan Lond. Avèk pil moniman sa yo, li te posib jwenn entansite nan , oswa pouvwa nan lòd la nan dis kW.

### Pil enpolarizable

Nan pil enpolarizab, pwodui reyaksyon redox yo itilize yo pa chanje pwopriyete elektwochimik tout antye.

An 1829, Antoine Becquerel te kreye premye batri a ak de likid separe lè li mete plak zenk la nan solisyon asid nan yon gwo trip vyann bèf, ki te separe l ak elektwòd kwiv mete nan yon beny silfat kwiv. Se jenerasyon idwojèn nan ranplase pa yon akimilasyon kòb kwiv mete sou mi yo nan katod la.

Prensip la te amelyore an 1836 pa John Frederic Daniell ki te ranplase entesten vyann bèf la ak yon vaz fayans ki mouye. pil Daniell la se premye moun ki ofri yon sous enèji dirab. Prensip batri Daniell la pral gen plizyè amelyorasyon teknolojik, sitou pil Callaud la.

Johann Christian Poggendorff te envante, an 1842, bichromate Battery: li degaje oksijèn ki rekonbine ak idwojèn ki responsab polarizasyon an. Kreye an 1850, batri Grenet se yon batri sèl-likid, ak elektwòd ki fèt ak kabòn ak zenk amalgam (tranpe nan mèki) nan yon elektwolit asid silfirik ak dikromat potasyòm. Lè batri a pa t 'nan itilize, li te nesesè yo retire elektwòd zenk la nan solisyon an prezève li. Plizyè amelyorasyon (pile Found, pile Chardin, pile Voisin ak Dronier...) pral swiv pou izole elektwòd sa a.

Sa yo pil boutèy yo pral itilize jiska kòmansman an nan : pouvwa a ak vòltaj segondè nan pil dichromate yo te apresye depi lontan nan laboratwa a. Yo te itilize ti kras kòm yon batri domestik akòz toksisite nan bichromate ak pwoblèm ak antretyen elektwòd.

### Pil depolarizab

pil depolarize sèvi ak yon reduktan pou retire pwodwi reyaksyon ki fòme nan katòd la.

Premye batri depolarizasyon an te envante nan 1838 pa William Grove. Li ranplase kòb kwiv mete ak platinum epi li itilize asid nitrique (yo rele asid azotik nan epòk sa a). Li vin yon batri pwisan, men chè, paske platinum se yon metal ki ra. An 1843, Robert Wilhelm Bunsen te ranplase platinum ak chabon, sa ki te redwi anpil pri (gade Bunsen batri) men depolarizasyon nitrik te mennen nan liberasyon vapè toksik ki te fè itilizasyon pil sa yo pa konvenyan.

An 1867, Georges Leclanché te kreye premye batri solid depolarizan: li te genyen diyoksid manganèz. Batri Leclanché a gen mwens pouvwa pase batri boutèy la, men li pa bezwen antretyen (li  kòm piblisite pou batri a di Wonder Company). An 1888,  te envante selil sèk la nan jele solisyon klori amonyòm ak agar-agar. Avèk kèk amelyorasyon, selil sèk sa a toujou ap itilize nan .

Pandan Dezyèm Gè mondyal la, Samuel Ruben ak Philip Mallory te kreye pil mèki.

An 1959, Lewis Urry, Karl Kordesch ak Paul A. Marsal te fèt premye pil alkalin pou piblik la pou Union Carbide.

An 1970, yo te devlope premye pil lityòm yo, ki te pèmèt zenk yo dwe ranplase pa yon metal ki pi redui. Yo te mache an 1977.

Batri yo te itilize kòm referans pou defini yon estanda vòltaj anvan yo te detronize pa yon mezi ki baze sou efè Josephson: Pil Daniel (1836), answit Pil Clark te envante an 1872 pa  Yo te itilize Josiah Latimer Clark jiska 1905, answit li te ranplase pa selil Weston jiska 1972.

### Pil Konsantrasyon
Genyen tou "pil konsantrasyon" ki se aparèy elektwochimik tankou pil (de solisyon ak yon pon sèl) ki tire enèji yo nan diferans ki genyen nan konsantrasyon yon soliti soti nan yon solisyon nan lòt la. Solisyon yo ak anòd yo tout se menm kalite. Se yon metòd senp pou pwodwi elektrisite. Modèl batri sa a sitou itilize nan endistri metaliji nan nivo galvanizasyon ak etid kowozyon.

## Klasifikasyon
### Pa teknoloji
Gen senk teknoloji pil konsomatè:
* pil alkalin;
* pil salin;
* pil ityòm;
* pil oksid ajan (sèten pil bouton pou mont);
* pil zenk-lè (itilize an patikilye nan aparèy oditif).

Depi Desanm 1998, pil mèki yo te entèdi nan Ewòp (*Direktif 98/101/EC*) ak nan Etazini akòz toksisite ak enpak anviwònman mèki.

### Pa fòma
Fòma batri yo deziyen souvan pa yon kòd (AA, LR12, CR2032, elatriye) estanda pa Komisyon Elektwoteknik Entènasyonal (IEC) ak Enstiti Estanda Ameriken Nasyonal (ANSI). Malgre ke estanda IEC a te vin tounen yon estanda, yon sèten kantite non espesifik nan manifaktirè batri rete.

### Pa fòs elektwomotè oswa vòltaj nominal

fòs elektwomotè (e.m.f.) se vtansyon ki egziste atravè tèminal batri a nan yon [sikwi] louvri. Pou mezire li, ou ka itilize yon [miltimèt ki gen gwo rezistans entèn, tankou yon miltimèt dijital oswa yon "tèstè batri".

Lè batri a dechaje (si se akòz itilizasyon oswa akòz tan), e.m.f. sèlman yon ti kras diminye, ki ka sijere ke batri a toujou ka itilize. Sepandan, rezistans entèn nan batri a ogmante, kidonk enèji li ka delivre diminye, menm jan ak vòltaj la atravè tèminal li yo, kòm batri a dechaje. Se poutèt sa, li pi preferab pou teste yon batri pou mezire vòltaj li pandan itilizasyon nòmal (oswa avèk yon tèsteur konsome kouran pou simulation itilizasyon sa a).

Vòltaj nominal la (oswa nominal e.m.f.), sa vle di sa ki ekri sou batri a li menm oswa anbalaj li yo, koresponn an reyalite ak e.m.f. nan batri a nan nouvo kondisyon.

pil saline ak pil pil alkalin yo gen yon vòltaj nominal apeprè , pandan ke pil ityòm se apeprè .

Pil ki gen pi wo tansyon nominal yo konpoze de yon seri asosyasyon de  selil (twa eleman nan seri, nan yon batri 3LR12 de ; sis nan yon   batri ).

### Pa kapasite
Tou depan de fason yo fabrike yon batri, kapasite li (gade seksyon anba a) kapab varye anpil.
Mansyone kapasite yon batri te obligatwa sou mache Ewopeyen an ak Fransè depi 2009 .

## Kapasite ak egzeyat
### Kapasite elektrik oswa kapasite enèji

Anjeneral nou itilize de kalite "kapasite" pou yon selil (oswa pou yon batri), san nou pa toujou reyalize diferans ki genyen ant de yo, ni presize de ki youn n ap pale:
* *kapasite elektrik* senbòl *Q* yon batri se kantite maksimòm chaj elektrik li ka bay pandan itilizasyon nominal li (egzeyat tankou manifakti a bay). Li koresponn ak pwodwi aktyèl la ki pral apwovizyone pa kantite èdtan itilize. Nan SI, li eksprime an koulon (), men nou konn sèvi ak ampere-èdtan ( = ) oswa miliampè-èdtan ( = );
* *kapasite enèji* ak senbòl *E* se kantite enèji ke li kapab bay pandan dechaj li. Li koresponn ak pwodwi a nan pouvwa a apwovizyone pa kantite èdtan nan itilize. Li souvan eksprime an watt-èdtan (Wh), oswa an miliwatt-èdtan (mWh).

Gen yon relasyon senp ant de kapasite sa yo: kapasite enèji a se pwodwi kapasite elektrik la ak vòltaj nominal "U" batri a:
: E = {Q} * {U}

Li enpòtan pou pa konfonn de kalite kapasite sa yo. Mete de pil nan seri pa ogmante kapasite elektrik, tandiske kapasite enèji miltipliye pa de.

Nan imaj opoze a, nou ka wè ki endike, sou yon aparèy kalite ** ki disponib nan komès, de kalite kapasite yo.

Yon analoji idwolik:
Kapasite rezèvwa yon baraj idwoelektrik se kantite dlo li genyen. Li pa ta dwe konfonn ak kapasite enèji rezèvwa sa a ki se kantite enèji ke li kapab founi rezo elektrik la. Kapasite enèji sa a depann de altitid (mwayèn) rezèvwa a parapò ak turbin plant idwoelektrik la. Altitid sa a se ekivalan a nan vòltaj la nan ka a nan yon batri (oswa selil).

### Mezi nan kapasite elektrik
Kapasite elektrik *Q* depann sou kantite elektwolit ak elektwòd, men tou sou kondisyon egzeyat yo (entansite aktyèl la egzeyat, vòltaj koupe aparèy la, tanperati opere).

Si entansite egzeyat *I* konstan, kapasite *Q* pwopòsyonèl ak dire egzeyat la Δ*t*:
: Q=I\times \Delta t

Si entansite *i* varye, lè sa a:
: Q=\int_{0}^{\Delta t} i \, \mathrm d t

Kapasite elektrik teyorik yon selil (oswa batri), jan sa defini pa manifaktirè yo, yo mezire sou yon echantiyon nan modèl la lè yo pote soti nan yon egzeyat nan  sou ekipman estanda. Yo chwazi entansite egzeyat la pou li dire apeprè . Tout sa ki rete se fè pwodwi a nan entansite a pa tan an egzeyat efikas.

:Pa egzanp: si yon batri  bay  pou  nan tanperati chanm nòmal, kapasite elektrik li se , ak kapasite enèji li se .

An reyalite, li pa senp konsa, paske:
# Li difisil pou evalye fen egzeyat la (vòltaj la mezire dwe yon sèten pousantaj vòltaj nominal la - ki pousantaj yo chwazi? 80%? 90%?...);
# Kapasite konsa mezire depann de aktyèl la egzeyat (gade lwa Peukert a anba a);
# Nou wè ki repete mezi sou menm modèl la nan menm kondisyon yo bay rezilta ki ka trè diferan.

### Lwa Peukert a
Lwa Peukert a se yon relasyon ki bay tan dechaj la kòm yon fonksyon de kapasite elektrik teyorik yon selil (oswa yon batri) ak aktyèl la dechaj:

: t = \frac {Q_P} {I^k}

Oswa:
* Q_P se kapasite elèktrik teyorik (an reyalite sa mezire nan 1 ampè (A));
* I se aktyèl la aktyèlman delivre pa batri a an ampè;
* t se tan egzeyat la;
* k se yon konstan anpirik nan lòd 1.3 pou pil plon, men trè pre 1 pou pil ityòm.

Nan pratik, yon selil (oswa batri) pi efikas (ap dire pi lontan) si li egzeyate nan yon entansite ki ba.

Anplis de sa, pou pouvwa ki ba, oto-dechaj dwe pran an kont: pou yon batri ki gen yon relativman wo pwòp tèt ou-dechaj, oto-dechaj ka konsome majorite nan batri a. kapasite batri. Tout pil yo dechaje sou tan, menm si yo pa itilize yo. Gen pil aktive teknoloji ki pèmèt ou kontwole kòmansman reyaksyon an. Yo pa egzanp yo itilize nan eleman sekirite (sak enflatab, baliz detrès bato) oswa nan sèten aplikasyon militè. Sa a se tou pou pil bouton zenk-lè; ou dwe retire tab ki fèmen eleman an anvan ou mete l an sèvis.

### Seri asanble
Anpil pil yo itilize nan gwoup de a sis selil nan seri. Pèfòmans yon asanble pil ki konekte nan seri se eleman ki pi fèb li yo. Pa egzanp, yon batri  se yon asanble nan menm ka twa batri  ki konekte an seri.

## Sèvi ak
### Konsomasyon
An 2004, 875 milyon pil yo te vann an Frans (alkalin 75%, saline 22%, rechargeable 2%),  nan Bèljik nan ane 2000.

### Manifakti
Manifaktirè batri yo enkli Duracell, Energizer, Sony, Rayovac, Varta, Philips, Panasonic, Saft, Kodak, Leclanché, Maxell.

### Efikasite enèji
An mwayèn, pil elektrik yo jete menmsi yo toujou gen yon tyè nan enèji, ak 1/10 ta toujou prèske nouvo. Vreman vre, aparèy elektwonik (kamera dijital, jwè MP3) bezwen yon minimòm tansyon pou yo fonksyone. Sepandan, vòltaj la an jeneral gout pandan egzeyat la, men nan yon vitès diferan depann sou eleman an. Lè sa a, batri ki toujou gen yon sèten kapasite ka toujou sèvi ak pouvwa aparèy mwens egzijan (revèy, jwèt, flach, kontwòl remote ).

### Sekirite
Pwensipal danje dirèk pou moun se, byen lwen, enjèstyon timoun piti nan pil bouton gwosè mwayen (pi gran pase ). Pi gwo risk la se sa ki nan patint nan batri a nan esofaj la, elektwoliz dlo ki mennen nan fòmasyon Idwoksid iyon OH − nan anod la konstitye mekanis nan blesi esansyèl, pi plis toujou kòm batri a se nouvo ak nan vòltaj segondè ( pou lityòm pil). Risk ki lye ak posiblite lage eleman yon batri bouton pi ba akòz ti kantite yo nan ti pil sa yo.

### Reyitilizasyon
Soti nan yon pwen de vi elektwochimik, reaksyon redox koup pil alkalin zenk-manganèz (nan anod la ak nan katod la) yo pasyèlman revèsib. Se poutèt sa posib reyaksyon chimik ranvèse. Gout vòltaj batri a, ki fèt natirèlman pandan egzeyat, ka ranvèse pa enjekte yon kouran, ki pral ankouraje reyaksyon an ranvèse. Sa a eksplike poukisa pil alkalin yo ka reyitilize jiska plizyè douzèn fwa ak sikwi elektwonik apwopriye.

Manifaktirè batri, ki pa t desine pil alkalin yo dwe reyitilizab, rekòmande resiklaj yo apre yon sik egzeyat sèl. Yo mete aksan sou risk potansyèl de chofaj nan pil yo, flit ak eksplozyon (akòz presyon an nan diidwojèn gaz lage ak rekonstitisyon an pòv nan amalgam zenk metalik la).

Figi sa a varye ant 96% nan Kwoasi ak 30% nan Estoni.

* Swis se premye nan mond lan ak 70% nan pil kolekte; yon ekotax (ki enkli nan pri vant lan) finanse resiklaj.
* Objektif Ewopeyen an, ki tabli pa "Direktif 2006/66/EC", se 25% nan 2012 ak 45% nan 2016.

#### Lafrans
An Frans, pil yo pa ta dwe jete nan yon poubèl regilye, men yo ta dwe mennen yo nan yon pwen koleksyon (makèt, sant resiklaj, pwen lavant, elatriye) yo dwe resikle. Lejislasyon franse te transpoze direktiv Ewopeyen an nan yon dekrè an 2009. Yo nan lòd yo diminye kontni an nan sèten metal toksik nan pil (mèki an patikilye), dekrè a presize:

Yo nan lòd yo ankouraje koleksyon yo ak resiklaj, li endike:

Resiklaj fè li posib pou rekipere metal ki kapab itilize ankò (sitou fè, Manganèz, zenk ak mèki); rekiperasyon materyèl reprezante 87.3%, pa mas, nan pil yo trete an 2011, rekiperasyon enèji (ensinerasyon nan plastik ak sèten rezidi kraze) 9.2%, 3.5% ki rete yo te elimine san rekiperasyon.

Pousantaj koleksyon an se rapò (an mas) ant kantite pil kolekte ak sa yo vann. Depi kòmansman resiklaj la,li fèb, li pa janm reyalize objektif yo.
* An Lafrans an 2011, yo te ranmase ak resikle  pil ak akimilatè (eksepte otomobil ak endistri) dapre Ademe, sa vle di yon pousantaj koleksyon 36%, e to sa a ta toujou pi ba pase 50% (46%) an 2016 dapre Eucobat (sektè fransè ki te fonde pa Corepile ak Screlec).
* Nan 2018, dapre Eurostat, Lafrans resikle 46% nan pil li yo.

## Nòt ak referans
### Nòt

### Referans

## Gade tou

### Lyen deyò
* 
* 
* ''Pil Volta'', sou *bibnum.education.fr*
* Galvani, Volta ak dekouvèt pil elektrik , sou *seaus.free.fr*
* Anyè kote yo konn kolekte pil an Frans