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Auteur(s)
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Christian SARRAZIN : Spécialiste des sources d’énergie électrochimique - Ancien Chef de la division chimie électrochimie à la Délégation générale pour l’armement / Direction des recherches études et techniques (DGA / DRET)
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Lire l’articleINTRODUCTION
La famille des piles à anode en zinc couvre un assez large domaine d’utilisations. Si les piles salines (Zn/MnO 2 ) sont les mieux adaptées aux applications intermittentes nécessitant peu de puissance, les piles alcalines (Zn/MnO 2 ) alimentent des petits moteurs. Les piles zinc-oxyde d’argent, qui permettent des régimes de décharge élevés, seront réservées, en raison du coût de l’argent, à la réalisation de piles hautes performances. Les piles zinc-oxyde de mercure, souvent remplacées par les piles à l’argent moins polluantes pour l’environnement, conservent un intérêt particulier dans les applications et les stockages à température élevée (températures tropicales). Les piles zinc-air, qui ont les coûts d’usage les plus bas, sont réservées aux applications demandant de longues durées de décharge à régime plutôt faible.
L’objet de cet article est de présenter les caractéristiques de ces différentes piles.
L’étude complète du sujet comprend les articles :
-
– Piles électriques. Présentation générale ;
-
D 3 321 – Piles électriques. Piles au zinc (le présent article) ;
-
– Piles électriques. Piles au lithium ;
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– Piles électriques. Piles activables ;
-
– Piles électriques.
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Piles zinc-air
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4. Piles zinc-oxyde de mercure (Zn/HgO)
4.1 Généralités
Les piles à anode de zinc, cathode d’oxyde de mercure et électrolyte alcalin (encore appelées piles au mercure) ont fait l’objet de travaux de mise au point du fait des fortes capacités volumiques qu’il est possible d’obtenir avec la cathode d’oxyde de mercure. La stabilité de la tension, ainsi que la très faible autodécharge de ce système, ont conduit à son développement par Samuel Ruben [8], lors de la deuxième guerre mondiale ; c’est une pile à forte capacité volumique dont le stockage dans des conditions tropicales est possible. Bien que des formats cylindriques de type R20 aient été réalisés pour des applications militaires, ce couple a été utilisé depuis, presque uniquement pour la réalisation de piles bouton.
Ces piles, comme les autres piles à anode de zinc, sont connues depuis plus d’une centaine d’années. Elles ne sont plus vendues maintenant car le mercure ainsi que ses composés sont très toxiques.
La matière active cathodique (pôle positif) est constituée par un mélange d’oxyde de mercure très peu conducteur et de graphite compacté pour former l’électrode.
Le milieu électrolytique est un gel alcalin de potasse ou de soude, qui est introduit entre les deux électrodes pour assurer les échanges entre celles-ci.
La matière active anodique (pôle négatif) est composée par du zinc amalgamé ou de la poudre de zinc.
Une variante de ce système a été étudiée, il s’agit du couple cadmium-oxyde de mercure dont les caractéristiques sont remarquables en stockage et en fonctionnement dans des conditions extrêmes de température, du fait de la faible solubilité du cadmium dans l’électrolyte alcalin ; sa tension n’est cependant que de 0,9 V, et l’utilisation de cadmium, plus cher que le zinc, en a limité les applications (production très limitée).
HAUT DE PAGE4.2 Constituants
La masse cathodique comporte de l’oxyde de mercure très peu conducteur auquel est ajouté du graphite (moins de 10 % en masse généralement) conférant à la masse active une conductivité électronique suffisante, pour les conditions de décharge envisagées dans l’application, et...
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