Il semble parfois que les piles AA se reproduisent lorsqu’elles sont laissées seules dans des tiroirs sombres autour de la maison. Comme les enfants les arrachent des jouets alors qu’ils manquent de jus, les morts sans frais se mélangent aux nouveaux. Et d’une manière ou d’une autre, un testeur de batterie ou un multimètre fonctionnel n’est jamais à portée de main pour les tester (et peut-être même que ses batteries ont été violées pour être utilisées dans autre chose).
Un test simple et répandu pour déterminer une batterie plate à partir d’une bonne batterie est le rebond de la batterie morte – déposez-les sur le sol et les batteries plates rebondissent. Cela a été accueilli avec un certain scepticisme, beaucoup affirmant que la technique n’avait aucun fondement scientifique. Cependant, la question est maintenant réglée avec les résultats d’une étude évaluée par des pairs de chercheurs de l’Université de Princeton publiée dans le Journal of Materials Chemistry.
Ce que l’étude montre, c’est que plus la batterie se décharge, plus son rebond est important – mesuré en faisant tomber les batteries dans des tubes en plexiglas et en enregistrant la hauteur du rebond. Cette corrélation se stabilise lorsque la moitié de la puissance a été utilisée. En plus de mettre en doute l’utilité de la technique, les auteurs ont également compris pourquoi les propriétés et la tendance des batteries à rebondir changent à mesure que leur puissance est épuisée.
Piles à disséquer
La plupart des piles jetables se composent de deux chambres. L’un est la cathode chargée positivement, qui contient du dioxyde de manganèse. L’autre est l’anode chargée négativement, qui contient du zinc sous forme de gel, et de l’hydroxyde de potassium – l’alcali qui donne leur nom aux piles alcalines standard non rechargeables.
Lorsque les deux extrémités d’une batterie sont connectées, le zinc réagit avec l’hydroxyde dans l’anode qui libère les électrons pour s’écouler vers le dioxyde de manganèse à la cathode, générant de l’électricité. Au cours de ce processus, les différents produits chimiques réagissent pour former de l’oxyde de zinc et une autre forme d’oxyde de manganèse. Lorsque tout le zinc a réagi, il n’y a plus rien pour créer un flux d’électrons, et ainsi la batterie se met à plat.
L’équipe de l’Université de Princeton a ensuite disséqué des batteries à différents degrés de décharge et examiné leur contenu au microscope électronique à balayage. Ils ont découvert qu’au cours du processus de décharge, il y avait également un changement physique et chimique dans la nature de la batterie.
L’oxyde de zinc se forme autour des particules de zinc incorporées dans le gel, transformant lentement le gel en céramique. Alors que le matériau commence sous forme de particules serrées, le processus d’oxydation forme de minuscules ponts entre elles, produisant un matériau un peu comme un réseau de ressorts liés, ce qui lui donne un rebond. Quiconque a déjà laissé tomber une gelée sur le sol saura que les gels ne rebondissent pas – mais le moule en céramique dans lequel il se forme pourrait.
Cependant, le « rebond maximum » est atteint lorsque la batterie est réduite à environ la moitié de sa charge, à quel point la quantité de rebond se stabilise malgré le fait que plus d’oxyde de zinc se forme encore. Ainsi, la technique de rebond peut révéler qu’une batterie n’est pas fraîche, mais ce n’est pas un indicateur qu’elle est entièrement plate. Pourtant, c’est un moyen facile et instantané de vérifier la profusion de batteries remplissant nos tiroirs – aucun multimètre requis.