La charge rapide endommage-t-elle la batterie de nos smartphones?

Je ne cesse de me rappeler cette thèse à chaque fois que de nouveaux smartphones sont lancés. La charge rapide nuirait à la batterie et il est donc préférable de freiner la course à l'armement des technologies de charge rapide comme la VOOC, Warp Charge ou Dart Charge! Le fait que la charge à 30, 65 ou même plus de 100 Watts sollicite davantage la batterie semble également très logique. Mais est-ce vrai pour autant? La charge rapide est-elle si néfaste que vous devriez vous en passer?

Sommaire :

1. Comment les batteries fonctionnent-elles?
2. Pourquoi ma batterie perd-elle de la capacité?
3. La charge rapide: le pour et le contre
4. Conclusion: ne vous inquiétez pas tant!

Les confrères des autres magazines techs confirment ce soupçon, mais ils font rarement référence à des preuves scientifiques ou en tout cas avérées factuellement. Il est donc important d'explorer profondément la charge rapide afin de comprendre ses effets. Pour ce faire, j'ai d'abord dû me souvenir de mon passage au lycée et lire des articles sur les électrons et les protons.

Comment les batteries de smartphone fonctionnent-elles?

Dans presque tous les smartphones actuels, on utilise des batteries lithium-ion, que l'on peut décharger plusieurs centaines de fois avec WhatsApp, les jeux mobiles et autres, et recharger à la fin de la journée. "Décharger" et "charger" décrivent essentiellement le mouvement des particules et, dans ce cas particulier, des ions de lithium chargés négativement.

Lors du déchargement, les ions lithium passent de l'électrode négative à l'électrode positive et libèrent un électron dans le processus. Ces derniers sont renvoyés à l'électrode positive par un circuit électrique et c'est exactement ce qui est utilisé pour faire fonctionner les appareils électroniques. À l'électrode positive, ils sont repris par différents ions de métaux de transition qui, contrairement aux ions de lithium, ne sont pas mobiles.

Pendant le processus de charge, il faut faire en sorte que les atomes de lithium reprennent les électrons. Pour ce faire, les atomes de lithium passent de l'électrode positive à l'électrode négative et sont à nouveau chargés négativement par un second circuit électrique. Pour cela, ils sont intercalés entre les molécules de graphite dans un processus appelé "intercalation". Lorsque la tension souhaitée, ou maximale, est atteinte, ce processus est arrêté et la batterie est à nouveau "pleine".

Pour que le processus de charge soit optimal, les batteries lithium-ion de tous les smartphones sont dotées d'une électronique de charge qui comporte certains mécanismes de protection. Bien que les batteries lithium-ion soient plus sensibles que les celles de type nickel-cadmium, autrefois très courantes, elles ont une densité énergétique plus élevée et vous n'avez plus à vous soucier du fameux effet mémoire. Le plus grand inconvénient des batteries lithium-ion actuelles est probablement que les composants s'oxydent avec le temps et que la batterie perd de sa capacité. Regardons cela de plus près!

Pourquoi ma batterie perd-elle de la capacité ?

Si vous avez investi beaucoup d'argent dans GameStop il y a quelques semaines et que vous êtes maintenant assez riche pour investir dans un iPhone 12 Pro Max que vous garderez dans un tiroir, vous serez certainement surpris dans cinq ans. En effet, même lorsqu'elles ne sont pas utilisées, la capacité des batteries lithium-ion diminue régulièrement dès la première charge.

Ce "vieillissement du cycle", est causé par des processus de décomposition chimique qui endommagent l'électrolyte ainsi que les matériaux de l'anode et de la cathode. On ne peut pas faire grand-chose contre cette perte de capacité, sauf peut-être faire un peu attention à la température.

Le vieillissement du cycle est toutefois plus intéressant pour notre problème de charge rapide. Car en plus de vieillir, une batterie perd également de la capacité après chaque cycle de chargement. Les processus d'usure ont non seulement un impact négatif sur les processus chimiques, mais ils attaquent également les matériaux utilisés autour de la batterie. C'est là que nous pouvons enfin intervenir et voir comment nous pouvons garder nos batteries en bonne santé avec un peu de soin.

Le niveau de déchargement a une forte influence sur la quantité de contraintes chimiques et mécaniques subies par les matériaux. Il est particulièrement important que l'autonomie soit supérieure à 10 % et comprise entre 90 et 100 %. Donc, comme premier conseil, vous pouvez noter que vous ne devez charger votre smartphone que dans cette plage optimale! Le niveau des courants de charge est également crucial, ce qui nous amène enfin au sujet de la charge rapide.

La charge rapide: Le pour et le contre

Même si de nombreuses technologies de charge rapide ont été mises au point ces dernières années, elles sont toutes identiques dans leur principe: au lieu de charger la batterie du smartphone en permanence avec le même ampérage pendant, disons, trois heures, le chargement se fait en plusieurs étapes.

Lorsque la batterie est vide, elle est alimentée avec beaucoup de puissance pendant une courte période de temps, le fameux "à moitié plein en 20 minutes" dont on entend parler dans les publicités. Le reste du processus de charge est plus modéré afin de maintenir la température ainsi que la pression sur l'appareil et la batterie aussi bas que possible. Comme nous venons de le découvrir, nous devons maintenant considérer ici le niveau de contrainte imposé aux composants chimiques et mécaniques.

Les batteries au lithium-ion sont sensibles à un problème en particulier: la chaleur! Dans une étude de 2018, j'ai découvert que la plage de température optimale pour les batteries lithium-ion à haute densité énergétique se situe entre 15 et 35 degrés. Ainsi, une augmentation de la température au-delà de cette limite ne devrait pas entraîner de technologies de charge rapide et pour cela les fabricants ont recours à l'utilisation de capteurs de température.

La partie électronique de la charge utilise les capteurs du smartphone et du chargeur pour s'assurer que la batterie n'est pas endommagée par une surchauffe. Oppo a déclaré lors du lancement de la SuperVOOC, qui fonctionne jusqu'à 125 Watts, ne jamais atteindre une température supérieure à 40 degrés.

Ainsi, Oppo semble repousser délibérément cette limite de température afin d'obtenir des vitesses de charge plus rapides. Dans le même temps, le fabricant assure que la batterie ne perd que 20 % de sa capacité après 800 cycles de charge. Ainsi, une batterie de 5000 milliampères-heure aurait encore 4000 mAh après environ 2 ans et demi.

Un deuxième problème que je vois avec la perte de capacité cyclique est le fait que la batterie est exposée à une forte tension pendant un bref instant. Cependant, comme l'a dit un ingénieur de iFixit à Cnet, ce n'est pas une contrainte inquiétante pour une batterie lithium-ion, car elle peut absorber beaucoup d'énergie lorsqu'elle est vide.

Il compare le tout à une éponge, qui peut absorber beaucoup d'eau lorsqu'elle est sèche avant de rejeter de plus en plus d'eau nouvelle. Pour ne pas faire de dégâts, il faudrait donc, après la première poussée, ralentir le rythme afin de ménager la batterie.

Nous en avons déjà trouvé la raison ci-dessus: Le niveau de déchargement, car il est crucial pour la quantité de charge qu'une batterie peut contenir. C'est pourquoi la charge rapide est effectuée de manière cyclique et uniquement lorsque le niveau de déchargement permet réellement de fournir cette quantité d'énergie.

Conclusion: Ne vous inquiétez pas autant!

La charge rapide dans les smartphones est toujours un sujet de discorde. D'un côté, il s'agit de minimiser le temps de chargement, de l'autre, d'éviter les dommages à long terme. Bien que les fabricants évitent d'endommager la batterie en utilisant des dispositifs électroniques de charge intelligents ou des astuces telles que la division de la batterie en deux, ils repoussent encore délibérément les limites de ce qui est sain pour une batterie de smartphone.

Malgré toutes les astuces, la contrainte sur l'appareil est plus importante lorsque des courants plus élevés sont utilisés. En effet, même si la tension est baissée lorsque la température devient trop élevée, les circuits et les composants de la batterie sont à leur limite pendant un certain temps. Cependant, tant le technicien d'iFixit interrogé par Cnet qu'un technicien du service de réparation allemand Kaputt.de ne voient pas nécessairement là une raison d'abandonner la charge rapide. Ce dernier m'a répondu comme suit:

Dans l'ensemble, la charge rapide n'a pas d'impact notable sur la durée de vie de la batterie dans les deux années habituelles d'utilisation pour lesquelles elle est conçue. Par la suite, la santé des batteries peut se détériorer davantage dans le cas d'une autre utilisation.

Nous devons donc répondre "oui" à la question de savoir si la charge rapide permanente impose une plus grande contrainte à la batterie et aux appareils. Cependant, on peut se demander si la capacité de charge diminue si fortement au cours du processus qu'elle justifie les inquiétudes concernant la santé des batteries et l'attente due à des temps de charge plus longs lorsqu'elles ne sont pas utilisées. Après tout, l'objectif après l'achat d'un smartphone est d'en tirer le meilleur parti après avoir dépensé 200, 500 ou même 1000 euros pour celui-ci.

Si vous optez pour la charge rapide, vous utiliserez mieux les capacités de votre smartphone et en tirerez théoriquement plus de profit au cours des premières années, puisqu'il sera moins branché. Si vous ne l'utilisez pas et que vous l'éteignez dans les paramètres, vous pourriez gagner un peu plus d'indépendance aux prises de courants après deux ou trois ans, que préférez-vous?

Nous trouvons le sujet du comportement des utilisateurs face aux smartphones passionnant et c'est pourquoi un sondage sur le sujet suivra cette semaine sur NextPit. D'ici à vendredi, vous pourrez donc réfléchir à la durée d'utilisation de votre smartphone actuel et au nombre d'années d'utilisation que vous comptez avoir avec un nouveau. Je suis curieux de le savoir!

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Cet article a été traduit de l'allemand puis adapté éditorialement par Florian Philon. La version originale écrite par Benjamin Lucks a été initialement publiée sur NextPit.de le 9 Mars 2021.

Source : Wikipedia, Chemie.de