Annexe 1. Définitions

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17 octobre 2006,

Les piles et accumulateurs sont des sources d’énergie électrique obtenue par transformation d’une réaction chimique. Ils sont utilisés comme source d’énergie principale ou secondaire dans de nombreux appareils, aussi bien par les industries que par les ménages.

Une pile est utilisable une fois, un accumulateur l’est plusieurs fois car il est rechargeable (processus réversible). Une batterie est un assemblage de piles ou d’accumulateurs.

Chaque type de pile possède une composition unique de matériaux, qui détermine sa capacité, ses caractéristiques, son rendement et sa durée de vie.

Composition d’une pile :

Composants d’une pile

• un boîtier étanche (plastique ou métal) ;
• deux électrodes : anode (-) et cathode (+) ;
• un électrolyte qui est un mélange chimique permettant aux particules chargées (ions) de circuler ;
• un collecteur qui transporte l’électricité vers les bornes ;
• deux réactifs chimiques dont l’un peut libérer facilement des électrons (réducteur), et l’autre qui les absorbe (oxydant).

Différentes types de piles

1.1 Types

Il existe 2 types de piles :

• Les piles bâtons  : de forme cylindrique ou rectangulaire ou encore grosse et aplatie. Elles ne contiennent quasiment plus de mercure (moins de 5 ppm). Elles sont, principalement :
  • salines : Ce sont les moins chères mais aussi les moins performantes. On les utilise pour les appareils à faible consommation (radio, réveil...).
  • alcalines : Elles sont plus puissantes, ont un meilleur rendement et elles ne se déchargent pas toutes seules. Au départ, elles contenaient beaucoup de mercure et un peu de cadmium. Actuellement, la tendance est à la diminution des quantités de métaux lourds, mais elles en contiennent toujours. Ce sont aujourd’hui les plus courantes des piles.
  • lithium : ce sont les moins polluantes. Elles sont destinées principalement aux appareils électroniques et aux appareils photo. La grande majorité d’entre elles n’ont qu’un seul cycle d’utilisation. Pourtant, il existe des piles rechargeables, qui sont très peu connues du grand public et qui, contrairement aux accumulateurs (cf. ci-dessous) supportent un nombre réduit de recharges (environ 25 fois, contre 400 à 1000 fois pour les accumulateurs). Les piles rechargeables ne contiennent ni mercure, ni cadmium. Elles ont une tension de 1,5 V et ne se déchargent pas en l’absence d’usage. C’est pour cette raison qu’elles sont vendues chargées.
• Les piles boutons ont un diamètre supérieur à leur hauteur. De petite taille, leur densité énergétique est très importante. Les piles alcalines, à l’oxyde d’argent, au zinc-air et au lithium, sont les plus connues de ce genres. Aujourd’hui, leur teneur en mercure ne doit pas dépasser 2%. Les moins polluantes sont au lithium. Il n’existe pas de version « rechargeable » pour les piles boutons.

Il existe différents types d’accumulateurs (souvent appelés à tors « piles rechargeables ») :

• nickel-cadmium  : il est adapté pour les usages professionnels et industriels, déconseillé pour les usages domestiques, car même s’il est moins cher, il reste plus polluant. Il présente un effet mémoire [1] important et leur durée de vie est moins longue que celles des accumulateurs Ni-MH. Ce sont les anciens modèles standards des « piles rechargeables ».
• nickel métal-hydrure  : à préférer, car moins toxique. Le cadmium y a été remplacé par de l’hydrogène (hydrure). Leur puissance et leur longévité sont supérieures et ils se déchargent moins vite que les Ni-Cd (ils ont une puissance énergétique qui dépasse de 20 à 30% celle des accumulateurs de cadmium). Ils peuvent être rechargés avant décharge complète, sans que cela ne réduise leur capacité maximale : ils n’ont donc pas d’effet mémoire. Ce sont les « piles rechargeables » les plus courantes aujourd’hui.
• lithium-ion  : c’est la technologie de pointe, mais aussi la plus chère (utilisé pour les outillages, les micro-ordinateurs, les téléphones portables). Ces accumulateurs ont pour principal avantage d’avoir une grande capacité pour un faible poids. Ils offrent jusqu’à 50% d’énergie en plus que les batteries Ni-MH et le double de l’énergie des accumulateurs Ni-Cd. Coûteux à l’achat, il se charge directement dans l’appareil et non sur un chargeur.
• plomb-acide  : essentiellement pour le démarrage des automobiles (batteries de voiture).

1.2 Consommation

Les consommateurs sont de plus en plus souvent amenés à utiliser des piles. Jeux, baladeurs, montres, alarmes, électroménagers, appareils auditifs, appareils électroniques portables, télécommandes, gadgets divers, sont des exemples d’appareils qui nécessitent une source d’énergie autonome. Les quantités consommées (selon les déclarations de mise sur le marché) en France, de plus d’un milliard de piles [2], en 2005, se répartissent entre :

• les piles  :
  • piles alcalines et salines, représentant 91% des unités, soit 910 millions, dont respectivement 76% et 16%,
  • piles boutons [3], représentant près de 15% des unités, dont : piles alcalines (73,4 millions), piles zinc-air (31,8 millions), piles à l’oxyde d’argent (20,9 millions), piles lithium (23,5 millions) ;
• les accumulateurs  :
  • plus de 81 millions d’accumulateurs de moins de 1 kg, soit un total de 3 978 tonnes. Ce sont les accumulateurs de Ni-MH qui sont les plus courants, avec un 47% de parts de marché ;
  • 9,9 millions d’accumulateurs de plus de 1 kg, soit un total de 160 432 tonnes. Ce marché est largement dominé par les accumulateurs au plomb avec 98% des ventes. La domination de la part de marché des piles sur les accumulateurs est due au fait que le consommateur prendrait plus en compte le prix que le caractère durable des accumulateurs, et ce d’autant plus que ces derniers exigent de la part du consommateur une certaine discipline et de la patience, liées au temps de recharge.

[1] Effet mémoire : au cas où l’accumulateur n’est complètement vide lors de sa recharge, sa nouvelle charge sera incomplète et fixera une nouvelle capacité inférieure au maximum : c’est ce qu’on appelle l’effet mémoire.

[2] Soit environ 16 piles/habitant/an.

[3] Piles de moins de 5g selon la classification des Bordereaux de Déclaration à l’ADEME.

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