Différence entre les cellules primaires et secondaires

Différence principale - Cellule primaire vs secondaire

Les batteries sont des cellules pouvant générer de l'électricité. Une batterie peut comporter une ou plusieurs cellules électrochimiques et se compose de terminaux pouvant être connectés à des périphériques externes fonctionnant avec une alimentation. Les cellules primaires et les cellules secondaires sont deux types de batteries. La principale différence entre les cellules primaires et secondaires est que les cellules primaires ne peuvent être utilisées qu'une seule fois tandis que les cellules secondaires peuvent être utilisées plus d'une fois.

Zones clés couvertes

1. Que sont les cellules primaires
      - Définition, structure, réactions chimiques
2. Que sont les cellules secondaires
      - Définition, structure, réactions chimiques
3. Quelle est la différence entre les cellules primaires et secondaires
      - Comparaison des différences clés

Termes clés: batterie, cellule primaire, cellule secondaire, anode, cathode, électricité

Qu'est-ce qu'une cellule primaire??

Les cellules primaires ou batteries primaires sont également appelées piles non rechargeables. Cela est principalement dû au fait que ces batteries ne peuvent plus être rechargées lorsqu'elles sont épuisées et cessent de fonctionner. Bien qu'elles ne soient pas réutilisables, les cellules primaires sont très utiles pour stocker de l'énergie pour une utilisation à long terme, car leur taux d'autodécharge est comparativement faible. Par conséquent, leur utilisation peut être observée dans les stimulateurs de service chez les patients cardiaques, les compteurs intelligents et les campagnes militaires où la charge est impraticable et impossible.

Les cellules primaires ne sont pas rechargeables en raison des réactions chimiques irréversibles qui se produisent à l'intérieur de la batterie. Les réactions chimiques utilisent tous les produits chimiques présents dans la cellule et lorsque toutes les espèces chimiques sont utilisées, la production d'électricité est interrompue..

Une batterie primaire ou une cellule primaire est composée d'une anode (extrémité chargée positivement) et d'une cathode (extrémité chargée négativement). Le graphite est généralement utilisé comme cathode et le zinc comme anode. Des réactions d'oxydation se produisent dans l'anode, où des électrons sont donnés au circuit, et des réactions de réduction, dans une cathode, où les électrons sont acceptés de l'extérieur. Il existe également un électrolyte qui facilite le passage du courant électrique. L'électrolyte est composé d'ions chargés électriquement qui peuvent porter leur charge entre la cathode et l'anode.  

Figure 1: Une batterie principale avec une anode en zinc et une cathode en cuivre

Un exemple courant de cellule primaire est Cellule de Leclanche. Il est composé d'une anode en zinc et d'une cathode en graphite poreux. L'électrolyte présent dans la batterie est un mélange humide de NH₄Cl (chlorure d'ammonium), chlorure de zinc (ZnCl₂) et le dioxyde de manganèse (MnO₂). Les réactions chimiques qui se produisent à l'intérieur de la cellule peuvent être données comme ci-dessous.

Anode: Zn_(s) → Zn²⁺_(aq)       +       2e

Cathode: 2NH₄⁺_(aq)    +    2e → 2NH_{3 (g)}   +    H_{2 (g)}

Deux gaz NH₃ et H₂ sont produits dans la cathode. Mais ces gaz participeront à nouveau aux réactions indiquées ci-dessous..

2NH_{3 (g)} + Zn²⁺_(aq) → [Zn (NH₃)₂]²⁺_(aq)

2MnO_{2 (s)} + H_{2 (g)} → Mn₂O_{3 (s)} +H₂O_(l)

Qu'est-ce qu'une cellule secondaire??

Les cellules secondaires sont également appelées piles secondaires ou batteries rechargeables. Ces batteries peuvent être utilisées plusieurs fois car elles peuvent être chargées lorsqu'elles ne fonctionnent plus. Les réactions chimiques qui se produisent dans ces batteries sont réversibles. Cela signifie que ces réactions peuvent être inversées en appliquant une charge électrique. Mais contrairement aux batteries primaires, les batteries secondaires doivent être chargées avant utilisation. Les chargeurs sont utilisés pour le processus de recharge.

Différentes batteries secondaires remplissent différentes fonctions. Par conséquent, l'utilisateur doit savoir quel type de batterie doit être utilisé pour un besoin particulier.

Ces batteries ont également une cathode et une anode identiques aux batteries primaires. Des réactions de réduction se produisent dans la cathode, tandis que des réactions d'oxydation se produisent dans l'anode. Un bon exemple pour les cellules secondaires est la batterie de stockage au plomb / acide. Les réactions qui se produisent à l'intérieur de cette cellule sont indiquées ci-dessous..

Cathode: PbO_{2 (s)}   +   ASS₄^-_(aq)   +   3H⁺_(aq) +   2e → PbSO_{4 (s)}   +   H₂O_(l)

Anode: Pb (s) + HSO₄^-_(aq)   → PbSO_{4 (s)}     +   H⁺_(aq)    +   2e  

Figure 2: Schéma de principe de la batterie au plomb.

Différence entre les cellules primaires et secondaires

Définition

Cellules primaires: Les cellules primaires sont des batteries qui ne peuvent pas être rechargées ou réutilisées. 

Cellules secondaires: Les cellules secondaires sont des batteries qui peuvent être rechargées et réutilisées.

Réactions chimiques

Cellules primaires: Dans les cellules primaires, des réactions irréversibles se produisent.

Cellules secondaires: Dans les cellules secondaires, des réactions réversibles se produisent.

Usage

Cellules primaires: Les cellules primaires ne peuvent être utilisées qu'une seule fois.

Cellules secondaires: Les cellules secondaires peuvent être utilisées plus d'une fois.

Importance

Cellules primaires: Les cellules primaires peuvent produire du courant immédiatement; ainsi, ils sont utilisés dans les appareils portables.

Cellules secondaires: Les cellules secondaires doivent être chargées avant utilisation. Afin qu'ils puissent être utilisés dans les automobiles.

Taux d'autodécharge

Cellules primaires: Les cellules primaires ont des taux d'auto-décharge plus faibles et peuvent être utilisées pour le stockage d'énergie à long terme.

Cellules secondaires: Les cellules secondaires ont un taux d'auto-décharge plus élevé que les cellules primaires. 

Conclusion

Les batteries sont très importantes dans les applications technologiques. Toutes les batteries sont constituées de cellules électrochimiques. Les cellules primaires et secondaires sont deux types de piles utiles dans la vie quotidienne. La principale différence entre les cellules primaires et secondaires est que les cellules primaires ne peuvent être utilisées qu'une seule fois, alors que les cellules secondaires peuvent être utilisées plusieurs fois..

Références:

1. “Batteries primaires et secondaires.” Batterie d'accumulateurs au plomb I. N.p., n.d. Web. Disponible ici. 12 juin 2017. 
Libretexts. “Piles rechargeables.” Chimie LibreTexts. Libretexts, 22 janvier 2017. Web. Disponible ici. 12 juin 2017. 

Courtoisie d'image:

1. “Batterie primaire peinte à la main” par - Travail personnel (CC BY-SA 4.0) via Commons Wikimedia
2. «Discharged» (CC BY 3.0) via Commons Wikimedia