Ce cours gratuit couvre les bases des batteries, qui sont des appareils composés de plusieurs cellules électrochimiques qui créent un courant électrique à partir de l'énergie chimique stockée. Ce cours montre que les batteries sont bien plus qu'elles peuvent constituer une alternative aux sources d'énergie et peuvent permettre de sevrer les gens des combustibles fossiles. Nous passons également en revue les conventions de signature des batteries et leur fonctionnement. La première partie du cours se concentre sur les différentes parties de la batterie : une électrode positive (ou « cathode »), une électrode négative (ou « anode ») et des électrolytes qui permettent aux ions de se déplacer entre les deux pour permettre au courant de sortir de la batterie. Nous comparons également les batteries « primaires » non rechargeables aux batteries « secondaires » rechargeables et examinons la série électrochimique appelée

Le cours aborde ensuite la procédure standard pour tester et comparer les batteries et la pertinence du C-Rate pour la procédure de test. Nous expliquons une constante créée par les fabricants et qui dépend des milliampères-heures spécifiés dans la batterie. Cette constante est utilisée pour déterminer le niveau de charge d'une batterie sans l'endommager. Nous étudions les courbes de charge et de décharge, qui décrivent le comportement de la tension de la batterie par rapport à la durée en heures de charge ou de décharge à des taux normaux. Viennent ensuite les courbes de polarisation, qui montrent l'interdépendance entre le potentiel de l'électrode et l'intensité du courant et son importance par rapport à la technologie des batteries. Le cours passe ensuite aux nouvelles batteries lithium-ion, qui utilisent une anode en graphite et une cathode en oxyde de cobalt pour permettre des densités de capacité élevées. Les batteries au lithium métal permettent une plus grande densité d'énergie et un taux de décharge beaucoup plus élevé et nous les décomposons en détail. Nous établissons ensuite les avantages des batteries lithium-ion par rapport à leurs homologues au lithium métal.

Enfin, nous abordons les concepts de « placage », de « décapage » et de « sandwich ». Nous identifions différents types de batteries en termes de forme, de chimie et de signification. Les batteries peuvent être fabriquées à partir de nombreux matériaux et minéraux différents : polyacide, nickel-fer, nickel-cadmium, nickel-hydrure métallique et batteries lithium-ion, qui peuvent être chargées sans avoir à être complètement déchargées. Les batteries au lithium-ion ont des densités de capacité élevées et sont parmi les batteries les plus commercialisées au monde. Il existe une grande variété de piles, allant des cellules miniatures utilisées dans les prothèses auditives et les montres-bracelets aux versions de taille standard qui fournissent une alimentation de secours aux centraux téléphoniques et aux ordinateurs des centres de données. Nous analysons les batteries d'un point de vue chimique et listons et discutons des avantages et des inconvénients de chaque type. Ce cours s'adresse à tous ceux qui souhaitent faire des recherches sur les batteries en tant que sources d'énergie alternatives. Il est particulièrement utile pour ceux qui souhaitent étudier l'amélioration des procédés de conversion électrochimique pour le traitement des conséquences environnementales possibles des déchets. Nous pouvons aider tous ceux qui souhaitent en savoir plus sur cette forme propre et renouvelable de stockage et de création d'énergie qui peut préserver l'environnement tout en alimentant l'industrie.