Un geste simple : une pression du pouce ou de l'index sur un petit bouton, et votre PC portable ronronne et s'allume dans le train, votre console de poche égrène sa petite musique à l'arrêt de bus, votre mobile est prêt à recevoir un appel... Ça n'a l'air de rien, mais pour que tout cela soit possible, des processus chimiques complexes sont mis en oeuvre. Où ça ? A l'intérieur de la batterie.

Dans un téléphone mobile, la batterie n'est qu'un petit bloc de plastique de quelques millimètres d'épaisseur, et qui ne pèse que quelques dizaines de grammes. Petit, mais costaud, car ce bloc suffit à alimenter l'appareil pendant plusieurs jours. Si l'univers des batteries vous intrigue, voici un petit précis technologique simplifié, présenté sous forme de questions réponses. A l'avenir, si on vous demande comment ça marche, au moins, vous serez au courant !

C'est un peu comme une usine chimique miniature. Prenons l'exemple d'une batterie Lithium-ion (Li-ion). A l'intérieur, on trouve deux électrodes en métal ou en matériau composite (à base de carbone, par exemple), qui baignent dans un liquide conducteur (l'électrolyte). L'ensemble forme ce que l'on appelle une cellule. Et l'assemblage de plusieurs cellules forme la batterie. Quand celle-ci est chargée et qu'on y branche un appareil à alimenter, le circuit électrique de l'ensemble est bouclé. Cela déclenche une réaction chimique qui provoque la circulation de particules ionisées d'une électrode à l'autre, entraînant la production d'électrons aux bornes de la batterie, c'està- dire la production de courant.

En revanche, si on branche un chargeur aux bornes de la batterie, c'est le processus chimique inverse qui se produit. Les particules circulent alors dans l'autre sens, et la batterie se charge. Ainsi, grâce à la nature réversible de la réaction chimique, la batterie peut alternativement se remplir ou se décharger, ce qui la différencie d'une simple pile. Charge et décharge complètes forment un cycle.

Sur l'étiquette d'une batterie figurent généralement deux valeurs : la capacité, exprimée en milliampères-heure (mAh), et la tension, indiquée en volts (V). Pour la tension, une batterie de téléphone mobile affiche une valeur de 3,6 à 3,7 volts. C'est la tension moyenne d'une cellule dans une batterie Li-ion. C'est insuffisant pour alimenter un PC portable, on met donc bout à bout plusieurs cellules pour obtenir une batterie de tension plus élevée. Autre caractéristique importante, la densité d'énergie massique - exprimée en watts-heure par kilogramme (Wh/kg) -, révèle la capacité de la batterie à transporter un maximum d'énergie pour un poids minimal. De même, on parle de densité d'énergie volumique si on considère non plus le poids, mais l'encombrement.

Pour les appareils électroniques et informatiques, il existe quatre technologies d'usage courant : Ni-Cd (Nickel cadmium), Ni-MH (Nickel-metal hydride), Li-ion (Lithium-ion) et Li-Po (Lithium-ion polymère). Le tableau ci-dessous détaille leurs principales caractéristiques. Si vous possédez un téléphone fixe sans fil, il y a fort à parier que sa batterie est de type Ni-Cd. C'est la technologie championne dès lors que l'on cherche à réduire les coûts. Elle est également très efficace lorsqu'il s'agit de fournir un surplus de puissance quand le besoin s'en ressent (pour un appareil très demandeur en énergie, une perceuse sans fil, par exemple).

Côté longévité, la batterie Ni-Cd affiche couramment 2 000 cycles, nettement plus que les 200 à 300 cycles d'une Li-ion polymère. Malgré ces avantages, les batteries Ni-Cd ont tendance à disparaître, en raison de deux défauts : elles subissent ce que l'on appelle l'effet mémoire (voir question suivante) et sont toxiques pour l'environnement. L'Union européenne s'attachant à proscrire l'utilisation du cadmium, ce sont les Ni-MH qui devraient les remplacer en « entrée de gamme ».

Moins sensibles à l'effet mémoire, ces batteries sont peu polluantes et d'un coût modéré. Le must reste cependant le Li-ion, léger et d'une densité d'énergie massique élevée. De plus, la batterie Li-ion ne s'use que si l'on s'en sert, ou presque. Le taux d'autodécharge - c'est-à-dire la proportion de l'énergie « perdue » lorsqu'on ne se sert pas de la batterie - n'est que de 5 % par mois avec la Li-ion, là où ses concurrentes Ni-Cd et Ni-MH affichent un taux de 20 % à 30 %. Hélas, la batterie Li-ion a une durée de vie plus courte (500 à 1000 cycles).

Enfin, dans certains appareils très légers ou petits, par exemple des oreillettes Bluetooth ou des baladeurs MP3, on trouve une variante de la Li-ion : la batterie Li-ion polymère. Si elle fonctionne comme sa grande soeur la Li-ion, le liquide conducteur interne est remplacé par un film plastique imbibé d'un gel qui améliore le passage du courant.

Cette formule a surtout pour intérêt de permettre la fabrication de batteries de toutes formes géométriques, certaines pouvant être assez minces pour se loger vraiment partout, y compris dans une carte de paiement.

Ce problème concerne surtout la technologie Ni-Cd et, dans une moindre mesure, les batteries Ni-MH. Quand on recharge l'une ou l'autre alors qu'elle n'est pas complètement déchargée, et que cela se répète souvent, elle risque de « garder en mémoire » le seuil intermédiaire de rechargement. Conséquence funeste : elle ne se déchargera ensuite que jusqu'à ce seuil, refusant de fournir de l'énergie supplémentaire (en deçà du seuil « mémorisé » ), alors qu'il en reste encore. Du coup, l'autonomie de l'appareil alimenté chute de manière importante. De leur côté, les batteries Li-ion et Li-Po ne sont pas soumises à cet effet mémoire.

Cela concerne principalement les batteries Li-ion. Ainsi, quatre cas de combustion de portables Apple ont été signalés aux Etats-Unis en août 2004. La firme a été contrainte de rappeler quelque 28 000 exemplaires de ses PowerBook G4 pour échange. Le danger provenait bien de ses batteries Li-ion. Quand elles sont fortement sollicitées, ces batteries peuvent subir en interne des modifications de leur structure chimique. Le risque d'emballement thermique devient alors sérieux. Avec, à la clé, une rupture de l'enveloppe de la batterie et des rejets de métal en fusion et de dérivés gazeux toxiques !

La parade consiste à intégrer aux batteries un peu d'électronique de régulation afin que le courant ne dépasse jamais certaines limites. Est également prévue une soupape de sécurité, dont la mission est de s'ouvrir pour laisser passer les gaz au cas où la pression interne menacerait de provoquer une explosion.

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