Une pile, quelle que soit sa forme, est un dispositif qui délivre de l’électricité.

Qu’il s’agisse d’une simple pile qui doit être éliminée par recyclage lorsqu’elle est épuisée, ou d’un accumulateur qui peut se recharger lorsqu’il est vide, son mode de fonctionnement est le même depuis l’an 1800, lorsque le savant italien Alessandro Volta l’inventa.

Le nom de "pile" vient d’ailleurs de la découverte de Volta: son dispositif était constitué d’un "empilement" de plaques de cuivre et de zinc séparées par un feutre imbibé d’un liquide conducteur. La pile était alors un assemblage Cuivre-Feutre-Zinc-Cuivre-Feutre-Zinc-etc.

On peut voir au Musée d’Histoire des Sciences de Genève un superbe exemplaire de la pile que Volta offrit à un ami genevois lors de son voyage d’Italie en France pour présenter son invention à Napoléon.

Pour délivrer de l’électricité, le principe consiste à utiliser deux matériaux conducteurs (souvent des métaux) et à placer entre eux un milieu (liquide ou solide) qui permet la circulation des charges.

Les deux matériaux conducteurs doivent avoir une propriété exemplaire: la capacité de l’un des matériaux à donner des électrons, et la capacité de l’autre matériau à capter ces électrons.

Pour que les deux matériaux s’échangent leurs électrons, il faut qu’ils soient de nature suffisamment différente pour qu’une réaction d’échange d’électrons s’établisse entre eux (p.ex. la réaction d’échange d’électrons entre le cuivre et le zinc produit une tension de 1 Volt environ).

Le milieu placé entre les deux matériaux doit être conducteur pour permettre à la réaction électrochimique d’échange d’électrons de prendre place.

Lorsque toutes les conditions sont remplies, la pile peut délivrer de l’électricité pour faire fonctionner un appareil électrique (p.ex. une lampe, un smartphone, etc.), c’est-à-dire faire circuler des électrons entre les 2 bornes de la pile.

L’une des bornes porte le signe négatif ; elle est appelée "anode" et c’est là que les électrons vont être perdus par le matériau et fournis à la pile.

L’autre borne porte le signe positif; elle est appelée "cathode" et c’est là que les électrons provenant du système sont récupérés par la pile.

Le milieu entre les deux bornes est appelé "électrolyte"; il ne permet pas le passage des électrons mais il assure les bonnes conditions de circulation des charges dans le système.

Finalement, lorsqu’on branche un consommateur électrique aux deux bornes de la pile, les électrons produits par la réaction électrochimique peuvent circuler vers le consommateur et lui permettent de fonctionner.