Qu’est-ce qu’un électrolyte ?
Un électrolyte est un liquide dans lequel des électrolytes sont dissous.
L’électrolyte est dissous sous forme de cations et d’anions, qui peuvent porter une charge électrique, ce qui fait de l’électrolyte un conducteur d’ions. L’électrolyte est principalement utilisé dans les dispositifs de stockage tels que les batteries et dans la métallisation.
Les solvants aqueux protiques sont souvent utilisés comme électrolytes, mais les solvants non protiques sont couramment utilisés dans les électrolytes des batteries lithium-ion.
Utilisations de l’électrolyte
En ce qui concerne les utilisations des batteries, les électrolytes sont utilisés dans une large gamme de batteries. On les retrouve aussi bien dans des batteries primaires ou secondaires chargeables et déchargeables. Plus précisément, ils sont utilisés dans les batteries plomb-acide, les batteries alcaline-manganèse, les batteries nickel-hydrure métallique, les batteries nickel-cadmium, les batteries primaires au lithium, les batteries secondaires au lithium-ion, les condensateurs électrolytiques à l’aluminium, les condensateurs électriques à double couche et les condensateurs au lithium-ion.
L’électrolyte est l’un des matériaux qui composent une batterie, et les batteries peuvent générer une force électromotrice par le biais de réactions chimiques au niveau des électrodes. Il s’agit également d’un matériau essentiel pour l’électrolyse, où des réactions d’oxydoréduction se produisent au niveau des électrodes. En galvanoplastie, c’est la source du métal à plaquer.
Principe de l’électrolyte
Un électrolyte est une solution dans laquelle l’électrolyte est dissous, par exemple dans les piles ou l’électrolyse. L’électrolyte est ionisé en cations et en anions dans la solution, qui agissent en tant que porteurs de charge. La composition des solutions électrolytiques varie en fonction de l’utilisation qui en est faite, et des solutions électrolytiques aux propriétés améliorées sont développées chaque jour.
De manière générale, les électrolytes sont destinés aux batteries. Il existe plusieurs types d’électrolytes pour les batteries, dont la composition varie fortement en fonction du type de batterie.
Types d’électrolytes
L’électrolyte est une matière importante chargée de transporter une charge électrique entre l’électrode positive et négative d’une batterie, par exemple. Voici une description de l’électrolyte pour chaque application.
1. Électrolyte pour les batteries plomb-acide
Les batteries plomb-acide utilisent de l’acide sulfurique dilué à 30-35% comme électrolyte. Les batteries plomb-acide utilisent du dioxyde de plomb comme électrode positive et du plomb spongieux comme électrode négative, qui se transforme en dioxyde de plomb lorsque le courant est appliqué à l’électrode positive pendant la charge, converti en plomb par le passage du courant à travers l’anode.
Lors de la décharge, le dioxyde de plomb de l’électrode positive et le plomb de l’électrode négative sont dissous dans de l’acide sulfurique dilué pour produire de l’électricité. Les batteries plomb-acide sont utilisées dans les automobiles et les UPS (alimentations sans interruption) et sont largement utilisées parce qu’elles sont peu coûteuses et faciles à fabriquer.
2. Électrolyte pour les piles alcalines
L’électrolyte des piles alcalines est une solution aqueuse fortement alcaline contenant de l’hydroxyde de potassium comme ingrédient principal. L’électrolyte des piles alcalines étant une solution aqueuse, une autodécharge peut se produire même en l’absence d’utilisation.
En cas de fuite ou si le liquide entre en contact avec la peau ou les yeux, rincez immédiatement et abondamment à l’eau claire et consultez un médecin. Les piles alcalines sont largement utilisées comme piles primaires et conviennent pour un stockage à long terme.
3. Électrolyte pour les piles à hydrure métallique de nickel
Une solution concentrée d’hydroxyde de potassium est utilisée comme électrolyte pour les piles à hydrure métallique de nickel. Les batteries nickel-hydrure métallique utilisent des composés d’oxyde de nickel pour l’anode et des alliages de stockage d’hydrogène pour la cathode. Les batteries nickel-hydrure métallique ont un cycle de charge-décharge très performant et sont utilisées dans les voitures hybrides et les appareils ménagers.
4. Électrolyte pour les batteries lithium-ion
Les électrolytes organiques contenant des sels de lithium dissous tels que LiBF4 (tétrafluoroborate de lithium), LiPF6 (hexafluorophosphate de lithium) et LiFSI (bisfluorosulfonylimide de lithium) sont utilisés dans les batteries au lithium-ion. Les électrolytes des batteries doivent avoir les propriétés suivantes : ne pas se décomposer pendant la charge et la décharge, ne pas se dénaturer sous l’effet de la chaleur et ne pas s’enflammer sous l’effet de la chaleur.
Les batteries lithium-ion sont légères, puissantes et durables. Elles sont utilisées dans les smartphones, les véhicules électriques et les batteries d’accumulateurs domestiques.
5. Électrolyte pour condensateurs électrolytiques à l’aluminium
Les électrolytes pour condensateurs électrolytiques à l’aluminium sont fabriqués en dissolvant des sels d’amines tertiaires ou d’amidines avec des acides carboxyliques dans des solvants tels que la lactone ou le glycol. Les condensateurs électrolytiques à l’aluminium sont utilisés dans une large gamme de produits avec des substrats électroniques dans un grand nombre de domaines, y compris les secteurs de l’automobile, de l’électronique grand public et de l’équipement industriel, car ils sont peu coûteux.
6. Électrolyte pour condensateurs électriques à double couche
Les électrolytes tels que les sels d’ammonium quaternaire et les sels d’imidazolium dissous dans des solvants organiques sont utilisés comme solutions électrolytiques pour les condensateurs électriques à double couche. Les condensateurs utilisent du charbon actif comme matériau actif pour les électrodes positives et négatives et sont adaptés aux batteries rechargeables dans les applications où une grande quantité d’énergie est nécessaire. Lorsque la charge et la décharge doivent être rapides et que la durabilité est requise, les condensateurs électriques à double couche sont préférables.