Évolution des piles

Il semblerait que la pile ait été inventée deux fois. En effet, des archéologues ont découvert des objets datant d'environ 2500 ans et ressemblant à des piles. C'est, par exemple, le cas de la "pile de Bagdad". Cette pile primitive comprenait une tige de fer s'ajustant dans un cylindre de cuivre. On peut présumer qu'un fluide comme le vinaigre servait d'électrolyte. De telles piles auraient fourni assez de courant à des bijoutiers (ou à des fraudeurs) pour recouvrir d'or ou d'argent des objets d'un autre métal.

Cette hypothèse, non prouvée, est cependant controversée. Il n'existe en tout cas, aucun lien historique entre ces objets et le développement des piles contemporaines.

Alessandro Volta (1745-1827), physicien italien, inventa en 1800 la pile dite « voltaïque », premier appareil produisant un courant électrique continu. C'est d'ailleurs en hommage à son travail que Napoléon Ier le fit comte en 1801 et c'est en son honneur que le nom de volt fut donné à l'unité de tension électrique, unité qui reste toujours employée de nos jours tant dans le domaine de la physique que dans la vie courante.

Il étudie toutes sortes de combinaisons et c'est en «empilant» alternativement un disque de zinc, un disque d'argent, un disque de carton imbibé d'eau salée, un disque de zinc, et ainsi de suite, qu'il parvient à ses fins: la découverte et la réalisation de la première «pile électrique».

C'est ainsi que fut construite,sur l'ordre de Napoléon et aux frais de l'Etat, la magnifique pile voltaïque de l'École polytechnique. Cette pile était composée de 600 cellules de cuivre et de zinc de 9 décimètres carrés pour chaque plaque ; toute la batterie avait 54 mètres carrés de surface.

Avec cette pile énorme et puissante, les physiciens et les chimistes français, Gay-Lussac, Thénard, Ampère, Arago et bien d'autres purent à leur tour travailler et faire de grandes découvertes. Il en alla de même en Angleterre où la pile créée par la " Royal Institution " de Londres atteignit 800 cellules




Cependant, le dépôt de minuscules bulles d'hydrogène sur le cuivre freinait le passage du courant. Les chercheurs de l'époque découvrirent que cet inconvénient était dû à des phénomènes chimiques complexes auxquelles on donna le nom de polarisation.

Un grand savant français, Antoine César Becquerel, se préoccupa de cette question de polarisation. Il inventa en 1829 une pile qui évitait le phénomène parasite. C'est la pile à deux liquides séparés.

Becquerel eut l'idée d'enfermer la plaque de zinc baignant dans l'eau acidulée à l'intérieur d'un petit sac de baudruche, c'est-à-dire d'une pellicule très fine fabriquée avec le gros intestin du bouf, dont on faisait aussi des ballons. Le tout est plongé dans un vase rectangulaire en cuivre rempli d'une solution saturée de sulfate de cuivre. La baudruche empêche le mélange défavorable des deux liquides, mais ne gène pas les phénomènes électriques. Cet instrument est reconnu comme la première pile à courant constant.

En 1836, Le physicien anglais John Frédéric Daniell (1790-1845), membre de la Société Royale, eut l'idée de remplacer la baudruche par un vase en terre de pipe poreuse, poreuse parce qu'elle n'a été cuite qu'en partie. La pile de Daniell, très proche de celle de Becquerel, eut un grand succès. Elle fut longtemps utilisée par ceux qui recherchaient un courant stable.


L'ingénieur parisien Georges Leclanché (1839-1882), crée en 1868 une pile qui va connaître un grand avenir. Dans un bocal en verre à fond carré se trouvent:

  • un crayon de zinc amalgamé,
  • un cylindre de terre poreuse où sont placés une plaque de charbon de cornue et un dépolarisant solide composé de deux poudres noires (dioxyde de manganèse et charbon).
  • Le tout baigne dans un électrolyte composé d'eau dans laquelle a été dissoute une poudre blanche : le chlorure d'ammonium.

Faraday, en 1833, établit la théorie de l'électrolyse et en définit le vocabulaire: on lui doit l'usage des mots électrolyte, électrode, anode, cathode . ainsi que le principe de la galvanoplastie.




Historique du développement des piles et des batteries

1600 William Gilbert, 1544-1603, Angleterre Établissement des premières études sur l'électrochimie
1791 Luigi Galvani, 1737-1798, Italie Découverte de "l'électricité animale"
1800 Alessandro Volta, 1745-1827, Italie Invention de la pile voltaïque
1802 William Cruickshank, 1745-1800, Angleterre Première production en série d'une pile électrique
1820 André Marie Ampère, 1775-1836, France Électricité produite par magnétisme
1833 Michael Faraday, 1791-1867, Angleterre Annonce de la Loi de Faraday
1836 John Frederic Daniell, 1790-1845, Angleterre Invention de la pile Daniell
1859 Gaston Planté, 1834-1889, France Invention de la batterie acide-plomb (accumulateur)
1868 Georges Leclanché, 1839-1882, France Invention de la pile Leclanché
1888   Carl Gassner, Allemagne Élaboration de l'élément de pile sèche
1899 Waldemar Jungner, 1869-1924, Suède Invention de la pile au nickel-cadmium
1901 Thomas Edison, 1847-1931, États-Unis Invention de la pile au nickel-fer
1932   Shlecht et Ackermann, Allemagne Invention de l'électrode frittée (sintered)
1947 Georg Neumann, 1898-2006, France Étanchéification réussie de la batterie NiCd
Milieu des années 60   Union Carbide (Karl Kordesch), États-Unis Développement de la batterie alcaline primaire
Milieu des années 70   Développement de la batterie acide-plomb à valve régulée
1990   Commercialisation de la pile NiMH
1992 Karl Kordesch, 1922-, Canada Commercialisation de la pile alcaline réutilisable
1999   Commercialisation de la pile Li-ion polymère
2002     Production limitée d'une pile à combustible avec membrane à échange de protons (PEM)

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