Batterie et smartphones : comment ça marche ?

Les types de batterie

Le Larousse définit le mot batterie ainsi : "Série d'appareils, d'instruments, d'éléments destinés à fonctionner ou à être utilisés ensemble". Dans notre cas, c'est à dire au niveau des produits électroniques, le terme complet est une "batterie d'accumulateurs" : ces derniers sont reliés entre eux de façon à obtenir une capacité et une tension données. Les deux types principaux de batteries utilisés par les constructeurs de smartphone sont les suivants : 

Lithium-ion

Légères, compactes et relativement faciles à fabriquer, les batteries Li-ion offrent également l'avantage de beaucoup moins souffrir de l'effet mémoire (réduction parfois drastique de la capacité), contrairement aux technologies précédentes (Ni-Cd ou NiMH par exemple). 

Lithium-ion-Polymère

Appelé également Li-Polymer, ce type de batterie est une évolution du Li-ion. Elles sont en général plus sûres et moins chères à fabriquer. Elles sont très adaptées aux technologies mobiles, en raison de leur légéreté, ainsi que de la possibilité de leur donner presque n'importe quelle forme. 

Ces deux technologies ne présentent pas de différence majeure concernant les capacités, les temps de chargement et la durée de vie. Le principe d'une batterie li-ion est le suivant : les ion lithium sont échangés entre une électrode positive (cathode) en dioxyde de cobalt et une négative en graphite (anode). Entre les deux, un séparateur généralement en plastique évite le contact entre les deux électrodes tout en laissant passer les ions lithium. 

Lors du chargement, les ions lithiums passent de l'électrode positive (dioxyde de cobalt) à l'électrode négative (graphite). Lors du déchargement, l'inverse se produit. 

Autres types de batterie

Vous savez que l'autonomie est un problème sur smartphone, en utilisation intensive vous tiendrez au mieux deux jours en utilisation intensive. Des chercheurs travaillent donc sur une solution à ce problème et espèrent arriver à mettre au point un type de batterie révolutionnaire, permettant plusieurs jours, voire semaines, d'autonomie.

La batterie au graphène a beaucoup fait parler d'elle dans l'actualité. Le graphène est un matériau qui a une caractéristique très particulière : il chauffe extrêmement lentement. Dans la pratique, l'énergie emmaganisée permetrait de tenir des semaines et dont le potentiel ne diminuerait pas au fil des recharges. Une belle vision, certes, mais la technologie est encore en cours de développement et nous ne verrons pas de batteries au graphène de sitôt.

Un autre type de batterie à l'étude est la batterie à lithium-air qui, comme son nom l'indique, est similaire à la technologie des batteries Li-Polymer présentée ci-dessus, à la différence que les ions sont transférés d'un électrode à l'autre via l'air. Selon les chercheurs, elles seraient plus légères, moins chères, pourraient conserver davantage d'énergie et pourraient être chargées de nombreux cycles. 

Durée de vie & usure de la batterie

Vous le savez probablement, les batteries sont sujettes à un effet d'usure. Selon les tests de Battery University, après 250 cycles de déchargements complets, les batteries de smartphones ne sont plus qu'à 73-84 % de leur capacité. A la manière d'un outil ou d'une pièce mécanique, les composants chimiques s'usent, et il est parfois difficile de bien comprendre comment entretenir sa batterie tant les études peuvent être contradictoires. Généralement, il est préférable d'éviter au maximum les déchargements complets et d'opter pour des rechargements fréquents. Étant donné que la technologie li-ion ne souffre pas de l'effet mémoire, des cycles de déchargement - rechargement incomplets sont tout à fait possibles. Ceci dit, bon nombre de vendeurs vous diront qu'il faut laisser votre batterie se vider totalement.

Les batteries au lithium vieillissent, même lorsque l'on ne les utilise pas. La date de fabrication est cruciale, lorsque vous achetez un smartphone d'occasion notamment, si la batterie a un ou deux ans, vous pouvez tabler sur un changement dans un futur proche. Il faut nuancer tout de même, il n'y a pas de règle, et certaines batteries resteront efficaces, selon l'utilisation, pendant plusieurs années. A noter que la chaleur accélère l'usure de la batterie, d'où l'importance de ce détail, notamment lors des tests. 

Batterie & explosions

Le cas le plus célèbre est sans nul doute celui du Samsung Galaxy Note 7 dont la commercialisation a cessé à cause de ses problèmes d'explosion, mais d'autres histoires d'explosion ont été enregistrées, montrant des dégats assez impressionnants. S'il peut arriver que le problème soit dû à une erreur du fabricant (comme c'était le cas de Samsung, par exemple), ce type d'accidents n'est pas monnaie courante, il va aussi de la responsabilité de l'utilisateur de prendre soin de sa batterie.

Une batterie au lithium peut prendre feu si les deux électrodes entrent en contact, et créent donc un court-circuit. Vous connaissez peut-etre le principe de la pièce en métal conducteur qui touche les deux bornes d'une pile carrée de 9 volts, cette dernière se met alors à chauffer (n'essayez pas à la maison), et bien c'est la même chose ici. 

L'électrode en graphite, du côté moins, est malheureusement fragile. C'est elle qui prend les dégâts lorsque la batterie chauffe trop. Si la concentration en ion dépasse un seuil critique dans cette même électrode, alors la batterie risque de prendre feu.

Lorsqu'une batterie est chargée à 100% de sa capacité, sa tension est censée se situer aux alentours de 4,2 volts. Chaque batterie est équipée d'un petit système électronique, qui contrôle cette tension et permet d'augmenter sensiblement la durée de vie d'une batterie. Lorsqu'une batterie est vide, son voltage ne doit pas tomber en-dessous de 3 volts, sous peine de dommages causés à l'életrode +. 

Comment mesurer vous même l'usure de votre batterie ?

Si vous remarquez une baisse au niveau de l'autonomie sans que vous ayez changé vos habitudes (nouvelle application énergivore, nouvelle mise à jour etc), cela peut signifier que votre batterie commence à être usée. Si elle est amovible, vous pouvez également regarder si elle est gonflée ou montre des signes physiques laissant penser à un problème. 

Quoi qu'il en soit, il existe des solutions pour voir l'état de santé de votre batterie, nous vous les expliquons dans cet article.

Que faire ?

Comme nous l'avons vu précédemment, l'idéal pour prolonger la durée de vie de sa batterie li-ion est d'éviter les décharges profondes. Les experts de Battery University, au vu de leurs tests conseillent également, de ne charger les batteries qu'à 75 %, et non pas 100% de façon régulière. Selon eux, la durée de vie de la batterie peut-être quadruplée de cette façon. 

Le problème de ces solutions, c'est que l'on doit recharger sa batterie plus fréquemment, et c'est justement ce que l'on cherche à éviter en tentant de limiter l'usure des accumulateurs. On est donc dans un cercle vicieux. Dans le futur proche, le salut viendra peut-être des chargeurs rapides, qui peuvent charger une batterie en 30 secondes. Ils sont encore à l'état de développement cependant, et il se peut que l'on attende plusieurs années avant de les voir arriver sur le marché. 

A moins que les constructeurs arrivent à développer une nouvelle technologie, il semble que l'on doive tout simplement s'organiser pour avoir un chargeur et une prise sous la main. Avez-vous constaté une dégradation de la durée de vie de votre batterie ? Attendez-vous 0% avant de recharger ? 

Cet article a été à l'origine écrit par Quentin en 2014 puis a été modifié à plusieurs reprises au fil du temps.