Si vous venez de découvrir les anodes et les cathodes, vous n’êtes pas seul. Ces termes ne sont généralement pertinents que lorsque vous travaillez sur des chauffe-eau ou des batteries de véhicules. Cet article explique la différence en langage simple. Nous discuterons de ce que sont les anodes et les cathodes, comment elles sont fabriquées et comment elles fonctionnent.
Que sont les anodes et cathodes de batterie ?
Les anodes et cathodes sont les composants essentiels des batteries. Ce sont les électrodes où se produisent les réactions électrochimiques, permettant aux batteries de stocker et de libérer de l'énergie électrique.
La cathode est l'électrode positive où se produit la réduction, tandis que l'anode est l'électrode négative où se produit l’oxydation.
Pendant le chargement de la batterie, les électrons circulent de la cathode vers l’anode, stockant ainsi de l’énergie pour une utilisation ultérieure.
Quels matériaux sont utilisés dans les anodes et les cathodes ?
Les matériaux actifs cathodiques (CAM) sont généralement des oxydes métalliques. Pour les batteries lithium-ion, les plus populaires sont le lithium fer phosphate (LiFePO4 ou LFP) et l'oxyde de lithium nickel manganèse cobalt (LiNiMnCoO2 ou NMC). Ces matériaux varient en densité énergétique, stabilité thermique et rentabilité.
Les matériaux actifs d'anode (AAM) sont généralement à base de carbone, comme le graphite, le silicium ou une combinaison. Le graphite est le plus courant en raison de sa conductivité élevée, de son faible coût et de sa structure stable.
Comment sont fabriquées les anodes et les cathodes
La fabrication des anodes et cathodes de batterie comporte généralement plusieurs étapes.
Tout d’abord, les matériaux de cathode et d’anode nécessaires sont synthétisés en composés souhaités. Ces matériaux sont ensuite broyés en poudre et mélangés avec des liants et des solvants pour former une suspension. Ensuite, la boue est enduite sur des feuilles métalliques, séchée et comprimée à l'aide de rouleaux. Enfin, les feuilles d’anode et de cathode revêtues sont ensuite découpées sur mesure et combinées avec d’autres composants pour construire une cellule de batterie.
Comment fonctionnent les anodes et cathodes ?
Une anode est un métal oxydant présent dans un solvant électrolytique, comme le lithium, qui perd des électrons. Il s'érode lentement à mesure que les électrons se déplacent vers la cathode à travers un conducteur. Une fois l’anode épuisée, la batterie meurt.
La cathode reçoit les électrons de l’anode et les deux sont immergés dans une solution électrolytique. L'électricité circule dans le conducteur du négatif au positif.
Comment distinguer une anode d’une cathode ?
La plupart des batteries ont un signe plus (+) et moins (-) indiquant l'anode et la cathode. Le signe moins fait référence à l’anode, qui est l’électrode négative qui perd des électrons. Le signe plus fait référence à la cathode, l’électrode positive qui gagne les électrons.
Conclusion
Si vous possédez une voiture, un camping-car, un bateau ou si vous aimez bricoler, il est utile de comprendre les anodes et les cathodes. Ces termes n’apparaissent peut-être pas dans la vie quotidienne, mais on les retrouve dans vos batteries, votre chauffe-eau et d’autres appareils courants.
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