Piles auditives zinc-air - qu’est-ce que c’est, comment en prendre soin, qu’est-ce qu’elles font le mieux ?

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La batterie est recouverte d’un autocollant dont le retrait active la batterie. L’autocollant empêche la batterie de se dessécher, et après l’avoir retirée, elle se décharge progressivement. L’autocollant recouvre les trous qui permettent à l’air de circuler à l’intérieur du robinet. L’air joue un rôle important dans la production de molécules à la surface de la cathode (la membrane poreuse à l’intérieur de la batterie). Les molécules résultantes se déplacent vers l’anode sous la forme d’un gel/poudre de zinc. À la suite de réactions ultérieures, des électrons sont libérés, qui sont déjà mis en mouvement avec l’électricité. Le courant généré de cette manière peut alimenter l’appareil.

A - séparateur, B - gel/poudre de zinc avec électrolyte, C - boîtier d’anode, D - isolant, E - boîtier de cathode, F - trous d’air, G - catalyseur de cathode, H - revêtement de distribution d’air, I - membrane semi-perméable

Parce que l’air est tiré de l’environnement, il a été possible de réduire la taille de la batterie tout en maintenant des performances élevées. Les appareils auditifs et les implants nécessitent une quantité d’énergie relativement importante (plus que, par exemple, les montres qui utilisent des piles de taille similaire), c’est donc là que les piles zinc-air ont trouvé leur place. Si vous êtes intéressé par des aspects supplémentaires dans le domaine de l’électrochimie, nous sommes là pour :)

Durée de vie des piles auditives zinc-air

Bien sûr, il n’y a pas de réponse simple à la question de savoir quelle est la durée de vie d’une pile zinc-air. Ce qui est certain, cependant, c’est qu’elles sont beaucoup plus efficaces que les piles, qui ont une cathode à l’intérieur d’un « bouton » (pas d’air), donc il y a beaucoup moins de zinc dedans. La durée de vie de la batterie dépend principalement de la nature et de l’intensité de son utilisation, y compris le niveau de déficience auditive. Amplifier le son d’une quantité plus élevée nécessite plus d’énergie. La taille de la batterie compte également. Les grosses piles (taille 675) dureront plus longtemps que les petites piles (taille 10). Dans les recherches menées, la durée de vie d’une batterie de taille 10 a été atteinte au niveau de 10 jours. Pour la batterie 312, c’était jusqu’à 12 jours. Pour 13 batteries, c’était jusqu’à 14 jours. Cependant, pour la batterie 675, elle était jusqu’à 20 jours (1). La capacité des batteries varie de 90 à 105 mAh pour la taille 10 à 650 mAh pour la taille 675 (voir le tableau de remplacement).

Important!

• Les batteries zinc-air sont sensibles aux conditions environnementales. Une diminution de la température ambiante réduira la durée de vie de la batterie. Les gens, par exemple ceux qui travaillent à l’extérieur en hiver, devraient s’en souvenir.
• Une augmentation de l’altitude signifie également une diminution de la teneur en oxygène de l’air. Par conséquent, si vous êtes à la montagne, votre batterie peut durer moins longtemps.

N’oubliez pas non plus :

• Après avoir retiré la membrane, laissez la pile zinc-air s’aérer librement (attendez environ une minute avant de l’insérer dans l’appareil).
• Utilisez des piles neuves et efficaces lors de la programmation de votre appareil, car ces processus consomment le plus d’énergie.
• Conservez les piles à température ambiante.
• Rangez les piles dans leur emballage d’origine. Ne les laissez pas toucher des objets métalliques.
• Ne laissez pas les enfants jouer avec les piles.

Autres faits liés aux piles d’appareils auditifs :

• Ande : poudre de zinc
• Cathode : oxygène (O2)
• Électrolyte : hydroxyde de potassium (KOH)
• Applications : appareils auditifs, téléavertisseurs, véhicules électriques

Les piles zinc-air sont des piles alcalines (en raison de l’électrolyte utilisé). Il s’agit d’un type de batterie très intéressant, même si vous ne considérez pas la question « comment pouvons-nous utiliser l’air comme électrode ? » (Plus précisément, l’oxygène est fourni à la cathode par un trou dans la batterie et réduit à la surface du carbone.)

De nombreux systèmes électrochimiques utilisent de l’oxyde métallique et du zinc. L’oxyde métallique est réduit, le zinc est oxydé et une différence de potentiel est créée. C’est le principe de l’ancien type de pile utilisé dans les appareils auditifs - des piles à base de mercure et d’oxyde de zinc (les piles au mercure sont actuellement abandonnées). Si nous nous débarrassons de l’oxyde métallique qu’ils contiennent, nous sommes en mesure de doubler la capacité de la batterie - mais où trouver de l’oxygène alors ? Exactement. Sorti de nulle part !

L’électrolyte des piles zinc-air est une solution de 20 à 40 % (rapport poids) d’hydroxyde alcalin dans l’eau. L’un des inconvénients de cette solution est le fait que ces hydroxydes sont hygroscopiques - ils absorbent ou libèrent de l’eau dans l’environnement, en fonction de l’humidité. Une humidité trop élevée et trop faible ont un effet négatif sur la durée de vie ducapacité de la batterie (les membranes sélectives sont la solution ici).

Étant donné que la batterie « ne contient » pas de cathode (ou dans tous les cas, le poids de la cathode ne compte pas dans la masse de la batterie), la densité d’énergie par unité de poids dans les batteries zinc-air peut atteindre des valeurs élevées - entre 400 et 500 Wh/kg (à titre de comparaison - 99-123 Wh/kg pour une cathode avec HgO). Malheureusement, la densité d’énergie par unité de volume reste faible.

La durée de conservation des batteries zinc-carbone avant d’être exposées à l’air est d’environ 4 à 5 ans. Après activation, leur durée d’action n’est pas très longue, même s’ils ne sont pas utilisés. Pour ces raisons (et aussi en raison de la densité d’énergie élevée par unité de masse), les piles zinc-air sont utilisées pour alimenter les appareils auditifs.

Un fait intéressant pour les petits chimistes ;-) Comment fabriquer soi-même une pile zinc-air (en anglais). N’oubliez pas de prendre des précautions :) :



(1) Rule, A., et Kouba, K. (2013, décembre). Piles pour appareils auditifs Rayovac – ce qu’il faut savoir pour garantir la satisfaction du patient. AudiologyOnline, article 12293.

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