Des ordinateurs portables aux téléphones en passant par les baladeurs MP3 et les caméscopes, tous les appareils mobiles utilisent une batterie. Un concentré d’électrochimie dont le principe de base, même s’il a évolué
considérablement, n’a pas changé depuis deux siècles. Découvrons ces minicentrales indispensables à notre vie quotidienne.Pour fonctionner lorsqu’ils se trouvent loin d’une prise de courant, nos appareils électroniques mobiles ont besoin d’une source d’énergie électrique. C’est justement le rôle de la batterie, également connue sous le nom
d’accumulateur, qui fait office de réserve. A la différence d’une pile, une batterie peut se recharger une fois qu’elle est vide. Mais le principe des deux dispositifs est similaire. D’ailleurs, depuis sa découverte par Alessandro Volta en 1800, il
n’a guère changé. Il est basé sur des réactions chimiques qui se produisent entre deux pièces métalliques (les électrodes), plongées dans une solution réactive (l’électrolyte) ; la différence de potentiel entre les deux électrodes crée le
courant qui alimente l’appareil. Jusqu’à la fin des années quatre-vingt, la plupart des batteries pour appareils électroniques étaient composées d’une électrode en nickel et d’une électrode en cadmium baignant dans une solution à base de potasse. Ce
type de batterie, appelée Ni-Cd, offrait un rapport énergie stockée/encombrement de 50 Wh/kg. Mais lorsque les appareils nomades sont devenus plus gourmands en énergie, ces performances se sont révélées insuffisantes : pour leur offrir une
autonomie satisfaisante, les batteries Ni-Cd auraient dû être plus grosses et plus lourdes que la plupart de ces nouveaux appareils ! Dans les années quatre-vingt-dix, deux nouvelles technologies ont fait leur apparition : le lithium-ion
(Li-ion) et le Nickel Metal Hybride (Ni-Mh). Les batteries Ni-Mh étaient 50 % plus performantes en terme de rapport énergie stockée/encombrement que les vieillissantes Ni-Cd, et plus économiques à produire que les lithium-ion. Mais les
lithium-ion, bien plus performantes (la puissance de ces batteries se situe aujourd’hui aux alentours de 250 Wh/kg, soit cinq fois plus que le Ni-Cd), ont envahi le marché. Elles sont toutefois concurrencées par une nouvelle génération de
batteries, dérivées des lithium-ion : les lithium-ion polymère (Li-Po). La différence ? Elles utilisent, non pas une solution liquide, mais un gel plastique en guise d’électrolyte. Comme les risques de fuite sont limités, ces batteries
n’ont pas besoin d’un boîtier aussi rigide et résistant que pour les lithium-ion. Extrêmement légères, elles peuvent prendre diverses formes, même très plates, offrant ainsi une plus grande liberté dans la conception et le design des produits. Elles
se rechargent en quelques dizaines de minutes et peuvent être utilisées plusieurs heures. Encore chères à produire, elles demeurent pour l’instant réservées aux petits appareils électroniques, comme les mobiles ou les baladeurs. En plus de son
excellent rapport énergie stockée/encombrement, la technologie lithium-ion se caractérise aussi par la régularité de son débit. La capacité de la batterie, exprimée en milliampère/heure (mA/h), est constante pendant une longue durée, puis s’effondre
brutalement (cette caractéristique se traduit par l’arrêt brutal de l’appareil lorsque la batterie est presque vide). Cette constance est assurée non seulement par les composés chimiques des électrodes et de l’électrolyte, mais également par les
circuits électroniques, le processeur et les capteurs embarqués dans chaque batterie. Les capteurs analysent en permanence l’état de charge des éléments auxquels ils sont reliés, et ils envoient ces informations au processeur. Celui-ci, en fonction
de son microprogramme, peut provoquer l’arrêt de l’appareil. En effet, si la batterie se décharge au-delà d’un certain seuil (une tension précise), elle s’abîme et devient moins performante. La qualité de la batterie se juge donc non seulement sur
ses spécifications chimiques, mais aussi sur son microprogramme embarqué.
Une technologie toujours étudiée et régulièrement améliorée
Très répandues dans l’univers de la ‘ high-tech portative ‘ depuis plus d’une dizaine d’années, les batteries lithium-ion souffrent encore de quelques défauts : leur durée de vie se
limite à 1 000 cycles de charge/décharge (selon les fabricants) ; leur conservation, quand elles ne sont pas utilisées, demande des conditions particulières (un endroit sec et frais) ; et surtout, elles peuvent se révéler dangereuses. En
témoigne le rappel, demandé par Apple en mai 2005, de 225 000 batteries d’iBook et de PowerBook. Ou, plus récemment, les alertes lancées en janvier par Nikon au sujet de reflex numériques et par Dell pour des ordinateurs portables : les
batteries de ces appareils pouvaient surchauffer, et même prendre feu ! Mais malgré ses défauts, la technologie lithium-ion est encore étudiée et régulièrement améliorée. Ainsi, Toshiba a annoncé la sortie, en 2006, de batteries lithium-ion aux
performances étonnantes. Soixante fois plus rapides à charger que les batteries actuellement disponibles sur le marché, ces modèles pourraient atteindre 80 % de leur capacité en seulement 1 minute, et ne perdraient que 1 % de leur
potentiel après 1 000 cycles de charge/décharge. PM
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