Un accumulateur (ou accu) permet de stocker l’énergie fournie par réaction chimique et la restitue sous une forme électrique. Parfois appelé à tort "batterie", il peut se recharger 500 à 2000 fois. Même si sa réserve d’énergie est inférieure à l’énergie disponible dans une pile chargée, il peut en remplacer jusqu’à 500 !

Comment ça marche ?

Tout comme la pile, l’accumulateur est composé de deux électrodes - un pôle positif (ou cathode) et un pôle négatif (ou anode) - plongées dans une solution saline ou acide (appelée électrolyte) faisant office de conducteur.

Lorsque ces électrodes sont reliées par un fil conducteur à un consommateur électrique, une ampoule par exemple, cela ferme le circuit. Il se crée alors un courant d'électrons ou courant électrique qui circule à travers le conducteur d'un pôle à l'autre de la pile. Le fonctionnement d'un accumulateur permet ainsi de prélever l'énergie d'une réaction chimique. A la différence de la pile, il est rechargeable. En effet, en appliquant un courant électrique inverse à celui produit par l’utilisation de l’accumulateur, la réaction chimique peut être inversée et les matériaux de départ reconstitués.

Un peu d'histoire

L’histoire des accumulateurs débute avec l’histoire des piles. Petit retour en arrière...

1789 : Luigi Galvani découvre l'électrochimie

A la fin du 18e siècle, le médecin et physicien italien Luigi Galvani, constate que les muscles d'une cuisse de grenouille se contractent lorsqu'elle est mise en contact avec des métaux. Il découvre également que la réaction est plus forte si l’instrument utilisé se compose de deux métaux différents. Galvani met ainsi en évidence un phénomène nouveau, point de départ de tous les développements de la science moderne : « l' électricité animale »

1800 : Allessandro Volta crée la première pile

À partir des travaux de Galvani, Alessandro Volta crée près de dix années plus tard, la première pile à colonne. En effet, le physicien italien découvre que l'on peut générer de l'électricité avec deux plaques de métal mises en contact par un liquide conducteur. Volta superpose alors des disques de zinc et de cuivre et des rondelles de carton imbibées d'eau salée pour conduire le courant, formant ainsi une pile, d'où le nom donné à son invention.

1805 : Johann Ritter invente l’accumulateur

Cinq ans plus tard, le physicien et physiologiste allemand Johann W. Ritter découvre le principe de la pile rechargeable. Il construit une colonne faite de plaquettes de cuivre séparées par des disques de cuivre et imprégnées d’une solution salée, qu’il raccorde à une colonne de Volta. Il observe que sa colonne se charge et que ce processus peut être répété à plusieurs reprises. C’est la naissance de l'accumulateur. En 1859, Gaston Planté réalise le premier accumulateur au plomb que l’on trouve aujourd’hui dans les batteries automobiles.

La composition des accumulateurs

• Les accumulateurs Nickel-Cadmium (Ni-Cd) contiennent de l’acier (notamment le godet), du nickel, du cadmium et un peu de cobalt (- 1%). L’électrolyte est à base de potasse.


• Les accumulateurs Nickel-Métal Hydrure (Ni-MH) sont de composition similaire aux accumulateurs Ni-Cd mais le cadmium est remplacé par un alliage hydrurable, le plus souvent à base de nickel, de cobalt et de terres rares (alliage AB5). Les piles zinc-air se composent principalement de zinc.


• Les accumulateurs au Lithium soit Lithium-ion (Li-ion) soit Lithium Polymère contiennent de l’acier ou de l’aluminium (godet), du cobalt, du lithium et du cuivre. S’ils présentent de faibles risques pour l’environ-
  nement, ces accumulateurs contiennent un solvant organique très inflammable : un court-circuit peut entraîner un échauffement et une combustion très rapide et intense. C’est pourquoi, des réglementations spécifiques strictes encadrent le stockage et le transport de ce type de produits.


• Les accumulateurs au plomb contiennent principalement du plomb, du plastique pour le boîtier et de l’acide sulfurique pour l’électrolyte.


• Les accumulateurs « boutons » désignent une forme et non un couple électrochimique. Ils sont composés de Nickel-Cadmium ou de lithium. La vente de ce type d’accumulateurs est, sauf rares exceptions, interdite. Leur usage, collecte, tri et traitement font l’objet de procédures spécifiques.

A chaque type d’accumulateur, son usage

• Les accumulateurs Nickel-Cadmium étaient jusque dans les années 90, les seuls accumulateurs portables destinés aux ménages. Ils possèdent des avantages sur leurs concurrents, les accumulateurs Nickel-Métal Hydrure et les accumulateurs au lithium :
  
  - un coût modique et une grande fiabilité (plus de 1000 recharges) grâce à une technologie très éprouvée et une production en très grande série, principalement en Chine.
  
  - une grande tolérance aux décharges et aux charges rapides, ce qui les rend difficilement remplaçables pour l’outillage électroportatif.
  
  - une homologation exclusive pour les blocs autonomes d’éclairage et d’électricité dans plusieurs pays européens dont la France. Sa principale difficulté d’utilisation réside dans « l’effet mémoire ».
  
  
• Les accumulateurs Nickel-Métal Hydrure tendent à remplacer les accumulateurs Nickel-Cadmium dans les GSM, téléphones sans fil, appareils photo, articles ménagers sans fil...


• Les accumulateurs au lithium restent des accumulateurs onéreux. Ils tendent à remplacer les accumulateurs Nickel-Cadmium dans l’outillage électroportatif de haut de gamme et sont surtout utilisés dans les téléphones GSM, les ordinateurs portables, la vidéo…


• Les accumulateurs au plomb, de poids et de fiabilité moindre, sont surtout utilisés comme batteries de démarrage des voitures. On les trouve aussi en petit format dans les alarmes et les onduleurs.