La pile électrique ou pile, est un petit générateur portable d'énergie électrique qui transforme l'énergie d'une réaction chimique en énergie électrique. Contrairement aux batteries et accumulateurs, la pile est à usage unique et ne peut être rechargée.

Comment ça marche ?

Concrètement la pile est composée de deux électrodes - un pôle positif (ou cathode) et un pôle négatif (ou anode) - plongées dans une solution saline ou alcaline 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'une pile permet ainsi de prélever l'énergie d'une réaction chimique. Lorsque celle-ci cesse, la pile ne libère plus de courant et est donc déchargée. Elle doit être alors remplacée.

Un peu d'histoire

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.

1886 : Georges Leclanché invente la pile moderne

En 1886, le chimiste français Georges Leclanché améliore le système en substituant l'électrode de cuivre par une tige de charbon et la solution salée par une pâte de chlorure d'ammonium. Cette pile, appelée pile sèche, est ainsi plus compacte et surtout transportable. La pile moderne est née !

La composition des piles

• Les piles salines contiennent pour leur majorité du zinc (notamment l’enveloppe de la pile ou godet) du carbone ou du manganèse avec un électrolyte acide (le chlorure d’ammonium par exemple).
• Les piles alcalines sont constituées d’acier (godet), de zinc et de manganèse avec un électrolyte basique (majoritairement de la soude).
• Les piles zinc-air se composent principalement de zinc.
• Les piles au lithium organique (au dioxyde de soufre ou au chlorure de thionyle) se composent d'acier (godet), du lithium (partiellement sous forme métallique lorsque la pile n’est pas totalement déchargée) et le plus souvent, du manganèse.
• Les piles au lithium inorganique (au dioxyde de soufre ou au chlorure de thionyle) se composent d’acier (godet) et de lithium avec un électrolyte organique très inflammable.
• Les piles zinc-argent existent surtout sous forme « bouton » et contiennent de l’acier (godet), du zinc et de l’argent.
• Les piles au mercure contiennent de l’acier (godet), du zinc et du mercure. Si elles existent le plus souvent sous forme « bouton », elles ont aussi été utilisées sous forme cylindrique à des fins militaires. Cette pile est aujourd’hui interdite à la vente sauf usages très spécifiques et limités.
• Les piles boutons désignent une forme et non un couple électrochimique. Elles peuvent être :
  
  - au mercure (jusqu’à 25% et leur usage est réglementé),
  - zinc-argent,
  - alcalines,
  - lithium-manganèse (ou lithium organique).

A chaque type de pile, son usage

• Les piles salines, peu coûteuses sont destinées à des appareils qui consomment peu d'énergie, comme les horloges, radios, télécommandes, lampes de chantier...
• Les piles alcalines sont des piles tous usages dont le prix peu élevé reste cependant plus cher que les piles salines. Elles conviennent aussi bien à des appareils à faible consommation qu'à des modèles haute performance et à consommation énergétique élevée tels que les appareils photo numériques, lecteurs MP3 ou caméscopes. Elles ont la propriété de se décharger moins vite si elles restent longtemps inutilisées.
• Les piles au lithium organique sont relativement chères mais durent 5 fois plus longtemps que les piles alcalines et sont plus légères. En outre, elles délivrent 3,5 Volt quand les piles alcalines n'en délivrent que 1,5 V. Aussi faut-il deux fois moins de piles au lithium pour délivrer le même voltage, ce qui réduit le poids et l’encombrement de l’objet dans lequel elles sont insérées. Dans les cas de faible consommation énergétique, elles peuvent même avoir une durée de vie supérieure à celle de l’objet dans lequel elles sont incorporées !
• Les piles au lithium inorganique sont surtout destinées à des usages militaires ou très techniques. Leur prix est très élevé mais elles ne sont peu disponibles à la vente pour les ménages. On peut les trouver dans certaines installations électroniques à faible besoin d’énergie, par exemple, leur durée de vie étant calculée pour être supérieure à celle de l’objet les contenant. Elles peuvent délivrer plus de 4 Volts par élément.
• Les piles zinc-air sont utilisées par les ménages sous forme « boutons ». Dans leurs formes plus volumineuses, elles alimentent couramment les clôtures électriques pour le bétail.