Les piles

De nombreuses personnes confondent parfois les termes de pile, d'accumulateur ou de batterie. Elles ne sont pas aidées par les vendeurs ni par les fabricants de ces objets qui par une méconnaissance ou par des pratiques commerciales trompeuses entretiennent la confusion.

Dans cette page, nous allons expliquer ce que recouvrent ces termes et mettre en garde contre les risques liés à une éventuelle confusion (incendie, explosion). Ensuite, des tableaux vous aideront à trouver une pile de remplacement lorsqu'elle est usée, ou un accumulateur de remplacement qui ne se recharge plus.

Pour chercher rapidement les caractéristiques d'une pile ou d'un accumulateur

Piles, accumulateurs, batteries

Ces éléments utilisent de l'énergie chimique pour la convertir en énergie électrique.

Les piles

Les piles, que l'on devrait appeler piles électriques sont des dispositifs qui convertissent l'énergie chimique qu'elles contiennent en énergie électrique dans une réaction irréversible d'oxydo-réduction. Lorsqu'elle est déchargée, une pile ne peut plus être rechargée et elle doit être rapportée dans un point de collecte pour être recyclée car elle contient des éléments dangereux pour les humains, les animaux et l'environnement.

Les piles sont constituées de deux électrodes, l'anode (borne −) et la cathode (borne +) séparées par un électrolyte. La nature des électrodes et de l'électrolyte détermine la tension aux bornes de la pile, ainsi que la variation de cette tension lors de la décharge. L'énergie qu'elle contient est rarement mentionnée sur l'élément ou sur l'emballage.

Note : il ne faut jamais essayer de recharger une pile. Lorsqu'elle est soumise à un courant inverse (lors d'une recharge), elle peut prendre feu, voire même exploser en fonction de la nature de l'électrolyte qu'elle contient.

Le cas classique de tentative de recharge est de remplacer les accumulateurs d'un téléphone fixe sans fil par des piles et de le reposer sur sa base. Comme la base est reliée au chargeur interne, les piles sont soumises à un courant de recharge (courant inverse) qui chauffe les piles jusqu'à ce qu'elles prennent feu ou explosent, entraînant un éventuel incendie.

Les accumulateurs

Les accumulateurs, que l'on devrait appeler accumulateurs électriques sont des dispositifs qui emmagasinent de l'énergie électrique sous forme chimique dans une réaction réversible plus ou moins complexe. Lorsqu'il est déchargé, un accumulateur peut être rechargé un grand nombre de fois par un chargeur adapté. Le nombre de cycles de charge - décharge dépend des matériaux qui le constituent. Lorsqu'il a atteint le nombre de cycles maximum, il ne retient plus la charge ou ne se charge plus et doit alors être rapporté dans un point de collecte pour être recyclé car il contient des éléments dangereux pour les humains, les animaux et l'environnement.

Comme pour les piles, les accumulateurs sont constitués de deux électrodes, l'anode (borne −) et la cathode (borne +) séparées par un électrolyte. La nature des électrodes et de l'électrolyte détermine la tension aux bornes de l'accumulateur, ainsi que la variation de cette tension lors de la décharge. L'énergie qu'il contient est toujours indiquée sur chaque élément et sur l'emballage. Elle définit sa capacité et est exprimée en milliampères-heure (notée mAh, ou parfois improprement mA/h).

Lorsque vous devez changer les accumulateurs d'un appareil, vous devez les remplacer par des accumulateurs de même capacité ou d'une capacité plus grande qui permettra alors un temps plus long d'utilisation entre deux recharges.

Les fabricants et certains vendeurs appellent de plus en plus souvent « piles rechargeables » ces accumulateurs, provoquant malheureusement la confusion entre piles (qui ne se rechargent pas) et accumulateurs (qui se rechargent).

Les batteries

Une batterie, que l'on devrait appeler batterie électrique est constituée d'un ensemble d'accumulateurs reliés entre eux et contenus dans un même boîtier. L'association de plusieurs accumulateurs sous forme de batterie permet d'obtenir une tension et une capacité plus élevée que celle d'un seul accumulateur en montant des éléments en série (pour augmenter la tension) et en parallèle (pour augmenter le courant).

À titre d'exemple, les batteries au plomb des voitures ont une tension nominale de 12 volts (notée 12 V) et sont constituées de 6 accumulateurs appelés aussi « éléments » de tension nominale 2,1 V (soit une tension nominale réelle de 12,6 V que l'on arrondit à 12 V).

Les batteries utilisées dans les ordinateurs portables utilisent maintenant la technologie lithium-ion (notée Li-ion) pour sa densité d'énergie massique élevée (elle contient une grande quantité d'énergie par unité de masse). Mais elle ne supporte pas les décharges profondes, ni les surcharges. De plus, un courant de charge trop important peut provoquer une explosion de la batterie due à une augmentation de sa température interne. Pour ces raisons, ces batteries sont toujours équipées d'un circuit de protection, sous forme d'une carte électronique qui surveille et limite ces paramètres.

Lorsque l'on assemble des piles dans un même boîtier, on devrait aussi appeler cet assemblage une batterie de piles, mais l'usage n'a pas retenu cette expression. Par exemple, une pile plate de 4,5 V est en réalité constituée de 3 piles de 1,5 V montées en série. Pourtant il n'est pas d'usage d'appeler cet assemblage une « batterie de piles » mais simplement une « pile ».

Le terme de batterie électrique est donc utilisé seulement pour l'association d'accumulateurs. On appelle parfois cet assemblage batterie d'accumulateurs.

Technologie - formats

Dans les magasins, on trouve un assortiment de piles et d'accumulateurs de différents formats et technologies.

Principales technologies des piles

saline : c'est la technologie la plus ancienne des piles. Appelées aussi zinc-charbon, elles se présentent sous forme cylindrique ou rectangulaire et sont moins chères que les autres piles, mais sont une durée de vie réduite et ne sont pas adaptées aux forts courants. Elles peuvent être utilisées dans les télécommandes, réveils, sonneries. Leur tension nominale est de 1,5 V ;
alcaline : concerne la plupart des piles cylindriques ou rectangulaires actuelles. Leur tension nominale est aussi de 1,5 V et peuvent remplacer les piles salines. Elles ont tendance à se décharger même lorsqu'elles ne sont pas utilisées. En fin de décharge, elles peuvent fuir en produisant une poudre blanche (du carbonate de potassium) avec le dioxyde de carbone de l'air qui ronge les pistes des circuits électroniques. Pour cela, il est préconisé d'enlever ces piles des appareils lorsqu'ils ne sont pas utilisés pendant un long moment ;
lithium : suivant la nature de la cathode, la tension nominale est différente. À ne pas confondre avec les accumulateurs Lithium-ion. On distingue les catégories suivantes :
- lithium-dioxyde de manganèse et lithium-monofluorure de carbone : utilisé pour les piles bouton : piles de montres, calculatrices et petits appareils électroniques. Elles ont une tension nominale de 3 V ;
- lithium-disulfure de fer (Li-FeS2) : de tension nominale 1,5 V, elles peuvent remplacer les piles alcalines. Elles ont une durée de vie plus longue que ces piles, mais ont un coût plus élevé ;
- lithium-chlorure de thionyle (Li-SoCl2) : de tension nominale 3,6 V.
oxyde d'argent : utilisée sous forme de pile bouton, elle a une tension nominale de 1,55 V et cette tension diminue moins que les piles alcalines lors de la décharge. Elle est aussi appelée pile zinc-argent ;
zinc-air : utilisée notamment dans les prothèses auditives. Leur tension nominale est autour de 1,4 V.

Principales technologies des accumulateurs

Ni-Cd : pour nickel-cadmium. Ne sont plus commercialisées en Europe aux particuliers depuis 2017 à cause des effets toxique et cancérogène du cadmium. Seuls les accumulateurs pour un usage industriel ou professionnel reste autorisé. Leur tension nominale est de 1,2 V ;
Ni-MH : de l'anglais nickel-metal hydride (soit nickel-hydrure métallique en français). Ce sont les accumulateurs les plus vendus actuellement pour les petits appareils (téléphones fixes sans fil, lampes de poche, appareils photo...). Ils doivent être rechargés avec des chargeurs adaptés. À noter que leur tension nominale est de 1,2 V, alors que celle des piles alcalines est de 1,5 V. Si certains appareils fonctionnent avec une tension assez basse, ces accumulateurs peuvent remplacer les piles ;
Li-ion : pour lithium-ion. C'est la génération d'accumulateurs la plus récente distribuée au grand public. Leur tension nominale est de 3,6 V ou de 3,7 V suivant la technologie de l'électrode positive. Ils sont utilisés pour l'alimentation de petits équipements (appareils photos, téléphones potables, outillage électroportatif, etc.) accompagnés de leurs chargeurs et aussi dans les ordinateurs portables, sous forme de batterie compacte. Ils doivent être rechargés avec des chargeurs adaptés, à cause de leur fragilité et de leur dangerosité.

Formats les plus courants

formats cylindriques : que l'on appelle aussi « piles rondes », ont différentes tailles et leur tension nominale est de 1,5 V pour les piles et de 1,2 V pour les accumulateurs ;
format « pile plate » : format rectangulaire arrondi de tension nominale 4,5 V, due à la mise en série de 3 piles salines ou alcalines ;
format rectangulaire : de tension nominale de 9 V ;
format « pile bouton » : en forme générale de bouton plus ou moins aplati. Existe dans un grand nombre de dimensions et de tensions comprises entre 1,35 V et 3 V. Elles contiennent toutes des composants toxiques.

Nomenclature

Les piles et accumulateurs ont des dimensions qui ont été normalisées et que les fabricants sont tenus de respecter. Cette normalisation a été définie par deux organismes : la commission électrotechnique internationale (CEI) et l'American National Standards Institute (ANSI).

Elles sont aussi normalisé l'appellation des piles et accumulateurs, hélas sans se mettre d'accord. Il y a donc deux types d'appellation pour un même élément : l'appellation CEI et l'appellation ANSI. Comme ce n'était pas assez compliqué, de nombreux fabricants ont aussi gardé leur propre appellation, si bien que pour un même modèle, on peut trouver jusqu'à 6 à 7 appellations différentes.

Pour se retrouver dans cette jungle, le tableau suivant donne les principales caractéristiques des piles et accumulateurs les plus courants. En haut de page, vous pouvez effectuer une recherche à partir d'une référence.

Tableau des piles et accumulateurs

Tableau des piles alcalines usuelles

Dans la nomenclature CEI, la lettre R désigne les piles salines, les lettres LR les piles alcalines et les lettres RC les accumulateurs.

Dans le tableau suivant, seules les piles alcalines sont représentées. Les piles salines et les accumulateurs ont les mêmes forme et dimensions que les piles alcalines. Elles sont représentées allongées pour minimiser la hauteur du tableau. La dimension H est la hauteur de la pile lorsqu'elle est debout, D son diamètre, L sa largeur et ep son épaisseur. Les dimensions sont arrondies au millimètre.

Tableau des piles usuelles
Désignation			Forme	Dimensions en mm	Tension nominale	Aspect (échelle relative)	Commentaire
CEI	ANSI	Autres	Forme	H x D ou H x L x ep	des piles en volts	Aspect (échelle relative)	Commentaire
LR20	D	MN1300, AM1, E95, 813, 4020	cylindrique	61 x 33	1,5
LR14	C	MN1400, AM2, E93, 14A, 814, 4014	cylindrique	50 x 26	1,5
LR6	AA	MN1500, AM3, E91, 15A, 815, 406	cylindrique	51 x 14	1,5
LR03	AAA	MN2400, AM4, E92, 24A, 824, 4003	cylindrique	44 x 10	1,5
3LR12	1203	MN1203, 4912	parallélépipédique rectangle à base arrondie	67 x 62 x 22	4,5		constituée de 3 éléments de 1,5 V montés en série. Appelée aussi « pile plate »
6LR61	PP3	MN1604, AM6, 6LF22, 6LR22	parallélépipédique rectangle	48 x 26 x 17	9		constituée de 6 éléments de 1,5 V montés en série
4LR25	908AC	MN908, PC908	parallélépipédique rectangle à base carrée	113 x 68 x 68	6		constituée de 4 éléments de 1,5 V montés en série. La hauteur inclut les bornes à ressort qui peuvent être recouvertes de capuchons protecteurs
4LR44	1414A	V4034PX, A544, V78PX, PX28A, K28A	cylindrique	25 x 13	6		pile miniature constituée de 4 éléments de 1,5 V montés en série

Les accumulateurs correspondant aux formats des piles alcalines ou salines de tension nominale 1,5 V ont une tension nominale de 1,2 V.

Tableau des piles bouton usuelles

Les piles bouton se présentent sous la forme générale d'un cylindre aplati, caractérisé par leur diamètre et leur épaisseur. Leur tension dépend de leur technologie. Les piles zinc-air ne sont pas répertoriées ici.

La CEI a défini un codage de ses piles, mais comme pour les autres piles, les différents fabricants utilisent souvent leur propre désignation et il est parfois difficile de s'y retrouver.

Le tableau suivant explique le codage CEI de ces piles.

Codage CEI des piles bouton usuelles
Technologie	Tension	Codage	Explication	Exemple
Alcaline	1,5 V	LRnn	L : pile alcaline R : forme ronde (toutes ces piles) nn : 2 chiffres sans signification particulière	*LR41* : pile bouton alcaline de diamètre 7,9 mm et d’épaisseur 3,6 mm
Oxyde d'argent	1,55 V	SRnn	S : pour « silver », pile à oxyde d'argent R : forme ronde (toutes ces piles) nn : 2 chiffres sans signification particulière	*SR63* : pile bouton à oxyde d'argent de diamètre 5,8 mm et d’épaisseur 2,15 mm
Lithium	3 V	BRddee	B : cathode au monofluorure de carbone R : forme ronde (toutes ces piles) dd : diamètre en mm ee : épaisseur en dixièmes de mm	*BR1225* : pile bouton au monofluorure de carbone de diamètre 12,5 mm et d'épaisseur 2,5 mm
Lithium	3 V	CRddee	C : cathode au dioxyde de manganèse R : forme ronde (toutes ces piles) dd : diamètre en mm ee : épaisseur en dixièmes de mm	*CR2032* : pile bouton au dioxyde de manganèse de diamètre 20 mm et d'épaisseur 3,2 mm

Les piles lithium au monofluorure de carbone (codées BRddee) ont une tension quasiment constante au cours de la décharge pour chuter rapidement en fin de vie, contrairement aux piles au dioxyde de manganèse (codées CRddee) dont la tension diminue progressivement au cours de leur décharge. Mais les piles BR coûtent plus cher que les piles CR.