Le stockage de l’énergie électrique est un vieux rêve. L’histoire commence en effet en 1 800, avec Alessandro Volta qui obtint, à partir d’un empilement de paires de disques de cuivre et de zinc séparées par un tissu imbibé d’eau
salée, un courant électrique continu (de cette structure viendra le nom de pile). Une vraie révolution qui sera suivie de beaucoup d’autres avant d’être concrètement utilisable. Le principe de la réaction chimique établi par Volta fonctionnait bel
et bien, mais beaucoup de problèmes restaient à résoudre, notamment le fait que sa pile se déchargeait rapidement avant même d’avoir été utilisée. Le Français Georges Leclanché palliera ce problème en présentant la première pile
‘ sèche ‘ ou ‘ saline ‘ contenant un électrolyte solide qui ne se décharge qu’en utilisation normale. Plusieurs technologies feront leur apparition pour en
améliorer les rendements. Les piles au zinc-charbon (Leclanché), au bioxyde de manganèse ou au carbone (alcaline) alimentent toujours les postes de radio ou les jouets des enfants. Plus récemment, des piles au lithium ont fait leur apparition
(uniquement chez Energizer). Cette technologie, spécifiquement développée pour les appareils électroniques énergivores, permet de produire des piles ayant une durée de vie pratiquement sept fois supérieure à celle des piles alcalines classiques.
Encore plus spécialisées, les piles PowerPix (technologie Oxyride pour nickel oxy-hydroxide NiOOH) de Duracell ou Digital Xtreme de Panasonic, développées pour les besoins des appareils numériques, ont une capacité supérieure à celle d’une pile
alcaline. Dans toutes ces piles, la réaction électrochimique qui produit de l’électricité est irréversible (hormis une catégorie de piles alcalines). Une fois déchargées, elles deviennent donc totalement inutilisables et sont bonnes pour la poubelle
(attention, uniquement dans une poubelle spéciale pour le recyclage). Parallèlement, des technologies d’accumulateurs rechargeables ont vu le jour. Le principe de fonctionnement de ces batteries ou accumulateurs ne diffère pas vraiment de leurs
homologues non rechargeables. Seuls les composants possèdent des propriétés électrochimiques différentes qui, lorsqu’ils sont traversés par un courant, se régénèrent. La nature réversible de la réaction électrochimique permet donc à l’accumulateur
de se décharger et de se recharger : on parle alors de cycle.
Tension, capacité, charge… Quelles notions retenir
Oublions les caractéristiques amphigouriques qui entourent piles et batteries, et intéressons-nous aux deux notions que sont le voltage et l’ampérage. Le premier indique la tension (ou différence de potentiel) délivrée par la pile.
Elle exprime en volt (V) la puissance du courant électrique délivré. Il est intéressant de noter que la plupart des piles bâtons (AA et AAA) ont une tension nominale de 1,5 V, alors que les accumulateurs présentent généralement une tension de
1,2 V. En réalité, cette différence n’est pas vraiment importante car, nous le verrons plus loin sur les courbes de déchargement, la tension d’une pile alcaline tombe rapidement pour se stabiliser autour de 1,2 V. Quant à l’ampérage, il
indique la quantité d’énergie délivrée. Pour schématiser ces notions, il suffit d’imaginer un cours d’eau symbolisant le courant électrique. La largeur du cours d’eau représenterait l’ampérage tandis que la hauteur du dénivelé du cours pourrait
correspondre à la différence de potentiel. Plus ce dénivelé est important, plus le courant est puissant. De même, plus le cours d’eau est large, plus le volume d’eau charrié est important. Pour une pile rechargeable, la capacité correspond à la
quantité d’énergie qu’elle peut emmagasiner et donc restituer par unité de temps (milliampère par heure : mAh). Elle varie de 800 à 2 500 mAh. Plus cette capacité est élevée, plus la pile délivre de l’électricité pendant longtemps. Il
existe également une autre caractéristique, certes moins cruciale, mais qui, pour un usage nomade (appareils photo ou caméscopes), a son importance : la densité d’énergie massique (exprimée en watts-heure/kilogramme). Cette unité exprime la
capacité de la batterie par rapport à son poids. Dans ce domaine, les piles au lithium (métal extrêmement léger) ont un excellent rapport énergie fournie/poids.
De belles courbes pour la photo
Les courbes de déchargement des différentes piles et accumulateurs (voir graphique p. 56) sont également des données précieuses pour choisir correctement une alimentation en fonction de ses besoins. En effet, tous les appareils
ne requièrent pas la même puissance électrique. Les lampes torches sont généralement utilisées sporadiquement et sur une courte durée, elles ne nécessitent pas beaucoup d’énergie. Elles se satisferont de piles salines ou alcalines. En revanche, des
appareils électroniques plus sophistiqués, notamment les appareils photo, sont beaucoup plus exigeants et requièrent une tension minimum pour fonctionner. En de çà, l’appareil se met automatiquement en veille considérant, à tort, les piles
déchargées alors que seule la tension est passée en dessous de sa limite de tolérance. Il est alors possible de ‘ réemployer ‘ ces piles dans une lampe ou un appareil moins exigeant. Les courbes de
déchargement sont donc intéressantes à étudier. Le graphique (qui n’a qu’une valeur représentative), met en évidence la supériorité des piles au lithium ou des accumulateurs NiMH par rapport aux classiques piles salines ou alcalines pour un usage
photographique. Si les nouvelles piles jetables au lithium sont un excellent compromis entre puissance, durée de vie et prix, les utilisateurs intensifs de leur appareil photo s’orienter ont plutôt vers les batteries plus économiques sur le long
terme. Là encore, différentes technologies plus ou moins performantes sont disponibles.
Des métaux… précieux pour votre appareil numérique
Les accumulateurs au nickel sont parmi les plus anciens. Il en existe deux sortes : les accumulateurs au nickel-cadmium (Ni-Cd) et les accumulateurs nickel-métal hybride (NiMH). La première est sans doute la plus répandue
actuellement ; elle répond à la majorité des besoins. Les accumulateurs au nickel-cadmium supportent un grand nombre de cycles charge/décharge (environ 2000) et présentent une autodécharge assez faible. Mais leurs jours sont comptés : une
directive européenne devrait en interdire la vente en 2006 (la directive sera applicable concrètement en 2008), car ils sont extrêmement toxiques pour l’environnement. Plus écologiques, les batteries NiMH ont une densité énergique de près de
40 % supérieure aux Ni-Cd, avec toutefois une durée de vie réduite à environ 1 500 cycles. Elles sont en outre d’un usage plus agréable puisqu’elles se rechargent en quelques heures – certains modèles proposant même un temps de charge
rapide de quinze minutes seulement ! Le lithium compose l’autre grande famille d’accumulateurs dans laquelle on retrouve les batteries Li-Ion et Li-Po (Polymère). Pour l’instant, ce type de batterie n’existe pas dans les formats classiques AA
et AAA. Raison invoquée ? L’impossibilité d’intégrer dans ces formats toute l’électronique nécessaire au fonctionnement de cette technologie. Celle-ci est donc, pour l’instant, réservée aux batteries propriétaires (c’est-à-dire spécifiques à un
appareil ou à une gamme d’appareils) et à celles aux formats CRV3 et CR 123. Principal avantage de cette technologie : une densité énergétique presque deux fois supérieure à celle des batteries Ni-Cd. En outre, la maintenance de ce type d’accus
est simple : l’autodécharge est très limitée, et il n’existe pas d’effet mémoire, ce qui permet de recharger les batteries assez librement. Attention toutefois, les accus au lithium sont très sensibles à la surcharge et le risque d’explosion
est bien réel. Ces batteries sont équipées d’un circuit de protection interne. Il convient donc d’utiliser le chargeur fourni avec la batterie. Les ingénieurs doivent encore travailler à améliorer la durée de vie de la technologie lithium. Les accus
Li-Ion peuvent se recharger entre 500 et 1 000 fois, mais leur espérance de vie ne dépasse pas trois ans, quel que soit le nombre de cycles effectués.
Bien choisir son chargeur
Devant l’offre pléthorique de chargeurs de batteries, choisir son équipement se révèle difficile. Premier élément à prendre en compte : le courant de charge qui, pour des raisons de simplicité, est généralement exprimé en temps.
Il s’agit en effet de la capacité de l’appareil à recharger vos batteries. Plus celle-ci est élevée, plus le temps de recharge est court. Avec un appareil classique, le temps de charge (qui dépend de la capacité de vos batteries) varie de sept à
douze heures. Les chargeurs les plus évolués ne requièrent que quinze minutes pour redonner vie à vos accus. Du coup, ces boîtiers sont plus chers et intègrent des systèmes électroniques de protection. En effet, la charge est beaucoup plus puissante
et nécessite un contrôle permanent du processus. Ces chargeurs sont donc équipés d’un système de refroidissement (un ventilateur), couplé à un dispositif d’arrêt d’urgence en cas de surchauffe, d’un détecteur de polarité (pour éviter l’insertion de
batteries dans le mauvais sens), d’un arrêt automatique en fin de charge (qui s’active lorsque la tension n’évolue plus). Attention, veillez à utiliser des batteries compatibles avec votre chargeur quinze minutes (NiMH uniquement), car certains
constructeurs garantissent le temps de charge uniquement avec les piles rechargeables de la marque. Il est également important de vérifier que votre appareil délivre bien un courant de veille qui alimente les accumulateurs pour compenser la décharge
automatique. D’autres options, comme le témoin de charge ou la présence d’un cordon allume-cigares, sont des atouts non négligeables. Les chargeurs étant généralement vendus en pack, vérifiez que la capacité des batteries fournies convienne à vos
usages. Enfin, si la charge rapide n’est pas une priorité, préférez un chargeur plus lent qui entraîne un échauffement moindre des batteries. La forte chaleur dégagée par les chargeurs quinze minutes entraîne naturellement le vieillissement
prématuré des composants des piles rechargeables.Impossible de terminer ce dossier sans évoquer les risques liés à l’environnement. Les Français consomment près de 830 millions de piles et d’accumulateurs par an. Nous l’avons vu, ces sources d’énergie contiennent toutes des métaux
dangereux pour l’environnement et pour la santé. Si elles ne sont pas recyclées correctement par des entreprises spécialisées, elles peuvent contaminer notre environnement pendant de nombreuses années. Il est donc IMPÉRATIF de ne pas jeter ces
produits dans la poubelle des déchets ménagers. Depuis le 1er janvier 2001, la collecte des piles et des accus est obligatoire. Pour aider le consommateur dans sa démarche, les revendeurs (détaillants et grossistes) sont
tenus de les récupérer gratuitement. Les produits collectés sont ensuite traités dans des installations autorisées en vue d’un recyclage des composants.
🔴 Pour ne manquer aucune actualité de 01net, suivez-nous sur Google Actualités et WhatsApp.
