Les batteries de type lithium-ion

1 novembre 2012 15 h 43 min 11 commentaires Views: 1216

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Avec l’informatique qui devient de plus en plus mobile, la batterie (1) devient une composante qui prend de plus en plus d’importance. Que ce soit pour un iPhone, un ordiphone Android ou un ordinateur portable, peu importe, il faut constamment y penser et prévoir les temps de recharge selon l’horaire journalier.

batterie lithium-ion
(Légende de l’ilustration ci-contre: Comparaison entre trois batteries populaires. Source: iClarified

La batterie génère aussi beaucoup de questions ou d’inquiétudes. Comment faire pour prolonger sa durée de vie utile? Y a-t-il une manière de la recharger qui soit préférable à une autre? Est-elle victime d’un effet mémoire? Comment fonctionne-t-elle? Essayons d’y voir plus clair.

L’essentiel

Les batteries de type lithium-ion sont les plus utilisées dans les différents gadgets électroniques que tout un chacun a maintenant en sa possession. Pour ceux et celles qui ne veulent pas trop se casser la tête avec les détails de leur gestion ou de leur fonctionnement, commençons avec quelques trucs simples qui vous permettront de maintenir l’autonomie de vos appareils au cours des prochaines années.

L’usure des batteries lithium-ion est toutefois inévitable. C’est un processus normal et de bonnes habitudes ne pourront que le ralentir. Voici les points à garder en tête :

  • Les batteries lithium-ion ne souffrent pas d’un effet de mémoire comme d’autres types de batteries. Vous pouvez donc charger et débrancher vos appareils, comme bon vous semble peu importe leur niveau de charge.
  • Malgré le point précédent, utiliser la batterie permet de la garder en bon état. Ainsi, il est conseillé de décharger complètement puis recharger à 100 % la batterie sporadiquement soit environ une fois par mois.
  • Une température supérieure à 35 °C occasionnera généralement une usure prématurée et permanente de la batterie. Évitez de laisser vos appareils dans la voiture l’été ou près d’un calorifère par exemple. Il faut aussi éviter les températures sous 0 °C.
  • La plupart des appareils possèdent des mécanismes de gestion de la recharge. Cela permet, entre autres, de les laisser connectés même après qu’ils aient atteint une charge de 100 %. Bien qu’il ne soit pas conseillé de les laisser ainsi plusieurs jours de suite, il n’y a aucun problème à les faire charger toute la nuit.

Poursuivons avec plus de détails.

Lithium-ion

En général, les batteries disposent de trois sections distinctes : l’électrode négative (ou l’anode), l’électrode positive (ou la cathode) et l’électrolyte qui sépare les deux. Plusieurs substances peuvent être utilisées dans chacune de ces sections afin de conférer des propriétés particulières aux batteries.

batterie lithium-ion
Comme son nom l’indique, l’électrode négative du type de batterie qui nous intéresse est composée de lithium. Celui-ci peut s’échapper sous forme d’ions de lithium vers l’électrode positive, mais laisse au départ un électron. C’est ce qui génère le courant électrique de la batterie. Lors de la recharge, c’est le phénomène inverse qui se produit, puisqu’en fournissant un courant électrique, et donc des électrons, les ions redeviennent lithium. (Légende de l’ilustration ci-contre: Utilisation et recharge d’une batterie lithium-ion. Source : Martin Winter)

Une lente évolution

Les batteries lithium-ion ont été introduites par Sony en 1991 et treize ans plus tard, soit en 2004, leur capacité n’avait que doublé. C’est bien peu si on compare l’avancement de cette technologie à celle des microprocesseurs, par exemple, dont la vitesse augmente de manière exponentielle au fil des mois.

Ce conflit est à la base de grandes contraintes dans le design de nos appareils mobiles moderne. Comment, en effet, offrir des performances toujours plus grandes en consommant toujours moins d’énergie puisque la capacité des batteries pour un volume donné n’évolue que très lentement ? Il suffit de regarder à l’intérieur d’un iPad de 3e génération pour comprendre les difficultés que cela peut présenter.

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(Légende de l’ilustration ci-contre: En rouge, la batterie et en bleu la carte mère complète d’un iPad de 3e génération. Source : iFixit

Des percées possibles

Toutefois, la recherche se poursuit et plusieurs voies sont explorées.

En 2007, des chercheurs de l’Université de Standford ont publié des résultats sur une technique qui permettrait de décupler la capacité des batteries lithium-ion actuelles en remplaçant le carbone généralement utilisé comme support pour le lithium sur l’anode par des nanofils de silicium. En offrant une surface de support plus grande pour le lithium, il est possible d’en intégrer une plus grande quantité et la capacité de la batterie est augmentée de manière équivalente.

Parallèlement, une entreprise, Leyden Energy, prétend être en mesure d’offrir une batterie lithium-ion nouveau genre et améliorée à tous les points de vue : la lithium-imide.

Ces nouvelles technologies rempliront-elles leur promesse et si oui, dans combien d’années encore? En attendant, c’est du côté de l’efficacité énergétique que les concepteurs de produits devront poursuivre leur travail afin de continuer d’avancer dans cette course aux appareils toujours plus minces, plus légers et plus mobiles.

Sources :

APPLE. Batteries aux ions de lithium, [Consultation : Octobre 2012]
FRIED, Ina. Apple: iPad Battery Nothing to Get Charged About [Consultation : Octobre 2012]
IFIXIT. Zen and the Art of Battery Life [Consultation : Octobre 2012]
WIKIPEDIA. Lithium-ion battery [Consultation : Octobre 2012]
WINTER, Martin. What Are Batteries, Fuel Cells, and Supercapacitors? [Consultation : Octobre 2012]

(1) NDLR - Dieu que la québécitude nous pèse parfois; doit-on écrire batterie ou pile ? Selon le Grand dictionnaire terminologique (OLF), dans les domaines de l’informatique, de l’électricité et des télécommunications , une «batterie est un ensemble de piles connectées en série ou en parallèle, capables de produire un courant». Si on y retrouve «au moins deux piles secondaires rechargeables», on dit alors qu’il s’agit d’une batterie rechargeable.

Du côté d’Antidote (Druide), on soutient qu’en français, l’expression batterie est un faux ami qui signifie groupe générateur d’énergie, artillerie, ustensiles ou tambours. Elle constitue un anglicisme si on lui donne le sens de pile ou d’accumulateur.

Quant à Wikipédia, on y définit le terme pile comme étant une batterie monobloc non rechargeable et le terme batterie comme étant un ensemble d’éléments montés en série pour obtenir une tension souhaitée dans un emballage unique. En ce sens, la locution pile rechargeable serait un non-sens.

Qu’en est-il de la chose qui alimente nos bidules ? S’agit-il d’un ensemble de piles ou d’une seule pile un peu spéciale ? En fait, si j’ai bien compris, c’est un ensemble de cellules qui sont harnachées en un grand tout. En ce sens le mot batterie pourrait convenir. Mais, soutient-on à l’OLF, accumulateur serait aussi acceptable.

Auteur(e) Georges Deschênes

Étant ingénieur mécanicien de profession et grand amateur de technologies depuis mon plus jeune âge, je partagerai ici des textes combinant mes deux passions. Donc, des chroniques portant principalement sur les aspects matériels, de conception et de design de produits, toutes marques confondues. Je tiens à remercier Nelson de me donner l’opportunité de partager et de discuter avec vous de sujets qui, je l’espère, vous intéresseront. Aussi, les gens de mon entourage, étant un peu moins portés sur la chose, lui sont infiniment reconnaissants puisqu’ils ne devraient plus, normalement, avoir à subir mes monologues qui, pour eux, ont souvent le même niveau d’intérêt qu’une partie de golf ou une pub de yogourt...

11 commentaires

  • Impressionnant la proportion de piles dans les tablette!

    Dire que si Rockefeller n’avait pas pris le contrôle en 1910, on aurait même pas de piles dans nos gugusses. Nikolas Tesla avait développé un moyen de transmettre le haut voltage sans fil et récoltait l’électricité de la haute atmosphère, il y a plus de cent ans! Thomas Edison avait lui commercialisé des piles Nickel-Fer qui donnaient +300km d’autonomie aux voitures de luxe de la Baker Electric et Detroit Electric. Ces piles avaient une durée de vie estimée de 30 à 50 ans et se rechargeaient en moins de 5 heures, en 1906. On en a ravivé de vieilles 70 ans plus tard et elles fonctionnaient comme neuves!
    Vous connaissez Polyplus? Une autre géniale conception qui ira rejoindre la peinture solaire, ZennCar, A123, EV-1, EEstor, Tesla etc. dans l’oubli de l’écrapoutissage cartellien.

    Si on suit l’Histoire de la pile électrique, à tous les 5 ou 10 ans, depuis les débuts XIXème siècle, il y avait une découverte majeure… puis depuis 1910, plus rien ou presque. Je me souviens des “flashlight” de ma jeunesse, au bout d’une heure, les piles étaient à plat. 50 ans plus tard, les piles ont une durée aussi débiles qu’avant.

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  • Ce n’est pas normal qu’une technologie si répandue, si utilisée et si nécessaire : la pile électrique ne subisse aucune évolution, ou si peu.

    Il y a presque 30 ans, je me suis procuré 3 calculatrices TI-5018. Elles ont une plaquette solaire intégrée. Je n’ai jamais eu à m’en préoccuper, elles ne nécessitent que peu de clarté pour fonctionner et je ne vois pas le jour où elles cesseront.
    Il y a 30 ans la technologie CIGS et les nano-particules n’existaient pas. On parle de 100 à 1000 fois plus mince et plus léger et de 10 fois plus efficace.

    Il serait pourtant simple et peu coûteux de garnir tout le cadre d’une tablette de cellules solaires et/ou d’intégrer la peinture solaire à nano particules au plastique même du boîtier. Pour les ordiphones, on pourrait y ajouter la recharge au mouvement. Il y a aussi des générateurs magnétiques et les nano-condensateurs (super-condensateurs, ultra-capacitors : recharge en quelques secondes!).

    Quand on regarde la littérature scientifique, des technologies de fourniture électrique, il en sort régulièrement depuis des décennies, mais curieusement, AUCUNE ne voit le marché, JAMAIS!
    Duracell pis Energizer, c’est tout ce qu’on a pis c’est du pareil au même! Amélioré mon oeil!

    http://www.durable.com/actualite/article_une-peinture-qui-capte-l-energie-solaire_726
    http://gigaom.com/cleantech/polyplus-water-batteries-could-be-comin-soon/
    http://www.lefigaro.fr/automobile/20070413.FIG000000179_naissance_d_une_batterie_revolutionnaire.html
    http://www.atelier.net/trends/articles/mouvement-meme-irregulier-recharge-appareils-mobiles

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    • Tout a fait normal dans notre économie de marché. Plus les batteries, piles ou accumulateur, (appellez les comme vous voulez) s’usent, plus l’argent entre dans les coffres et pas besoin d’essayer des les fermer de force.

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      • Normal peut-être dans ce système capitaliste néo-libéral au plus fort la poche, mais combien dommageable pour l’environnement, l’évolution technologique et nos porte-feuilles…

        Quel gaspillage et quel esclavage!

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  • Même en cellule on accumule des piles de batteries!

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  • Un article très pertinent. Pour la définition, je retiens plutôt celle d’Antidote: pile : appareil qui transforme l’énergie développée dans une réaction chimique en énergie électrique. À mon sens, pas d’erreur avec le mot pile

    Bien des fois, la définition dans OLF date de beaucoup (ici 2002). Ayant à traduire quotidiennement des termes anglais en Sciences, Google traduction d’abord, puis SANS-AGENT title=”Lien” et en cas de doute, je termine toujours avec Antidote.

    Bien à vous.

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  • @Nelson

    AH! Ces problèmes de liens. Pourquoi les principaux types de liens (italiques, hyperliens, etc., c’est vous les pros) ne sont pas sur cette page plutôt qu’avoir l’air d’un idiot. Je n’ai aucun problèmes dans tous les autres forums, seulement dans celui-ci et je vois souvent des personnes faire la même remarque. J’essaie une autre fois:

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  • Parlant de batteries, je viens de voir cet article qui parle d’une jeune entreprise, qui aurait trouvé le moyen de doubler l’autonomie des batteries des téléphones intelligents. Source ici:
    http://bit.ly/WnJlr7

    Note: Le site web de la compagnie ne donne que l’adresse civique de celle-ci, sinon j’aurais donné directement le lien de leur site.

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