La pile alcaline

On appelle pile alcaline un type de pile électrique primaire dont l'électrolyte est alcalin.

Développée par Lewis Urry avec l'aide Karl Kordesch et P.A. Marsal dans les années 1950, la pile alcaline est la pile qui a remplacé la pile saline dans l'usage domestique

La pile alcaline zinc-dioxyde de manganèse, que l'on appelle souvent pile alcaline par abus de langage, tire son nom du fait que ses deux électrodes, l'électrode négative en zinc et l'électrode positive en dioxyde de manganèse, sont plongées dans un électrolyte alcalin d'hydroxyde de potassium, par opposition à l'électrolyte acide de la pile saline (zinc-carbone) qui offre la même tension nominale et la même taille.






Les piles alcalines sont fabriquées sous forme de cylindres et de boutons assurant la compatibilité avec les piles zinc-carbone.

Plusieurs unités cylindriques peuvent être raccordées en série, comme celles qu'on vend pour les flashes et les appareils à transistors alimentés en 9 V.

Une pile cylindrique est contenue dans un tube d'acier, qui sert de collecteur du courant de la cathode.

Celle-ci est constituée d'un mélange d'une pâte de dioxyde de manganèse compressée additionnée de poudre de carbone pour améliorer la conductivité.

Cette pâte peut être coulée dans le tube ou insérée sous forme d'anneaux pré-formés.

Le trou central de la cathode est revêtu d'un séparateur qui empêche le mélange des produits de l'anode et de la cathode et le court-circuit de l'élément de pile. Ce séparateur est constitué d'une couche de cellulose tissée ou de polymère synthétique.

Il faut que le séparateur puisse laisser passer les ions et rester stable dans une solution électrolytique fortement alcaline. L'anode est constituée d'une dispersion de poudre de zinc dans un gel contenant l'électrolyte d'hydroxyde de potassium.

Pour éviter la polarisation de la pile en fin de vie, on utilise plus de dioxyde de manganèse qu'il n'est nécessaire pour réagir avec la totalité du zinc.

Dans les types de piles bâtons standard "AAA", "AA", "C", "sub-C" et "D", l'anode correspond à l'extrémité plate tandis que la cathode est celle avec un bouton en relief.

Ce bouton correspond à la capsule de métal revêtant l'extrémité du charbon central dans les piles "salines", mais il ne reflète guère la structure interne de la pile alcaline, dont la cathode est sur la périphérie, tandis que celle d'une pile saline est le charbon central.

La construction d'une pile alcaline est très consommatrice d'énergie : il faut environ 50 fois plus d’énergie pour fabriquer une pile alcaline que ce qu’elle fournira pendant toute sa durée de vie 2