Batterie Lithium

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Les ordinateurs portables sont de plus en plus repandus et les grandes firmes jouent sur le facteur d'autonomie.Voici quelques explications .

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Batterie Lithium-ion et ordinateur portable (1ère partie)

SOMMAIRE :

1 - Introduction

2 - A l’intérieur d’un accumulateur Li-ion

3 - A l’extérieur d’un accumulateur Li-ion

4 - Le cas des batteries enflammées

5 - Charger et décharger sa batterie

6 - « L’effet de mémoire » : le vrai et le faux

7 - Ordinateur portable avec ou sans batterie ?

8 - Stocker sa batterie

9 - Conclusion : Evolution et Création

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1. Introduction

Une batterie datant d'environ 250 ans av J.C

Explosives, et néanmoins si nécessaire, les batteries au lithium-ion règnent dans notre univers

numérique. Pourtant, elles restent mal connues du public et parfois même des passionnés en

informatique. Il est donc impératif de savoir comment elles fonctionnent, mais surtout comment les

manier, les ménager et les conserver. Alors que nous recherchons toujours plus d’autonomie, cet article

(en deux parties) va à la source du problème pour essayer de répondre aux questions que beaucoup

d’entre vous se posent.

Doit-on enlever la batterie lorsque le portable est sur secteur ? Puis-je redonner un coup de jeune à une

batterie qui perd son autonomie après 20 minutes ? Est-ce qu’il faut la décharger totalement et surtout,

comment gagner de précieuses minutes sur mon ordinateur portable ? Si nous abordons ce sujet en

nous concentrant sur les accumulateurs Li-ion et les ordinateurs portables, certains paragraphes de

cette première partie pourront s’appliquer à d’autres appareils. En effet, les batteries Li-ion envahissent

notre monde (2 milliards de cellules sont produites chaque année) et marquent une nouvelle tendance.

L’homme renaît de nouveau et après le cordon ombilical, il coupe tous les fils qui se placent devant lui.

Wi-Fi, WUSB, Bluetooth, WiMAX, coupons alors le plus présent des fils, l’espace d’un instant. Rompons

le câble d’alimentation !

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2. A l’intérieur d’un accumulateur Li-ion

Gilbert Newton Lewis

Les tout premiers travaux ont commencé en 1912 et sont attribués à Gilbert Newton Lewis, chimiste

américain. Les premières piles au lithium sont apparues dans les années 70 et les premières tentatives

de batterie rechargeable dans les années 80. Les obstacles que posait cette technologie ont d’abord été

surmontés par Bell Labs. On pense entre autres à l’instabilité du lithium lors du chargement de la

batterie. Le professeur John Goodenough et son équipe de l’Université d’Oxford sont aussi responsables

des avancés qui ont permis la commercialisation de cette batterie par Sony en 1991.

Anode cathode et autre

Une batterie est composée de plusieurs éléments assemblés les uns aux autres. Nous avons tout

d’abord les accumulateurs (ou accus) qui emmagasinent l’énergie. Ce sont généralement (mais pas

forcément) des cylindres rigides (ressemblant aux piles traditionnelles), car ils sont peu chers à

fabriquer, offre une bonne densité, une bonne résistance à la pression interne et sont stables

mécaniquement. Vous entendez souvent parler d’une batterie 6, ou 9 cellules dans les articles ou

actualité. Sachez qu’un accumulateur correspond à une cellule. Une batterie 6 cellules contient donc 6

accus.

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Sécurité

Schéma d'un accumulateur Li-ion (Panasonic)

La cellule est composée principalement de trois éléments : l’anode (électrode négative), la cathode

(électrode positive) et de couches séparant les deux faites de polyéthylène ou polypropylène. Ces

couches contiennent des pores qui ont la particularité de se fermer à partir de 130°C dans le but de

stopper toute réaction chimique dans le cas où la batterie surchaufferait. Les fabricants intègrent aussi

divers éléments assurant la sécurité de l’accu, comme une membrane qui casse si la pression interne

est trop grande. Lorsqu’elle se romp, la cellule fonctionne à circuit ouvert ce qui doit en principe réduire

la pression. Si cela n’est pas suffisant, une valve s’ouvre afin d’éviter que le cylindre craque.

Au moment de la fabrication, les constructeurs placent un PTC (Positive Temperature Coefficient) sous

le plus de la pile. Il est en principe impossible d’ôter le PTC sans détruire la cellule. Son but est de réagir

à l’élévation de la température et dès que le seuil auquel il a été programmé est atteint, il réduit ou stop

le flot de courant dans le but de faire baisser la température. Les piles disposent aussi d’un joint

d’étanchéité pour éviter toute fuite. Malgré toutes ces mesures de sécurité, les accumulateurs li-ion

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restent dangereux comme l’ont montré les déboires de Sony. Sans aller à la paranoïa, ces accus

demandent néanmoins une certaine vigilance dans la fabrication et la manipulation.

La place du lithium

Une question reste néanmoins en suspend. Pourquoi les nomment-ont batterie Li-ion ou Lithium-ion. Le

lithium est présent au sein des électrodes positives, négatives et de l’électrolyte. C’est le plus léger de

tous les métaux et il dispose de propriétés électrochimiques excellentes ce qui offre une large densité

énergétique par rapport à son poids (deux fois celle du Ni/Cd). Néanmoins, le lithium n’est pas présent

sous sa forme métallique, mais ionique, d’où le nom Lithium-Ion. La raison est que la forme métallique

n’était pas commercialisable pour des raisons de sécurité. L’inhérente instabilité de la structure poussa

les industriels à choisir les ions de lithium, certes d’une moins bonne densité énergétique, mais se

révélant beaucoup plus sûre.

La cathode est en principe composée de dioxyde de Cobalt, mais l’on trouve des modèles utilisant du

manganèse. De son côté, l’anode utilise des sphères de graphites depuis les recherches de Bell Labs en

1997, aussi appelé MCMB (Meso Carbon Micro Beads). L’électrolyte est composé d’un sel conducteur.

Au final, on obtient la réaction suivante.

La formule chimique de charge/décharge

Tout ce petit monde est entouré d’une couche d’isolant. La partie positive de la pile est enrobée

d’aluminium contrairement à la partie négative qui contient du cuivre.

3. A l’extérieur d’un accumulateur Li-ion

En théorie, les cellules peuvent être placées en série ou en parallèle. En pratique, dans les ordinateurs

portables, on rencontre les deux à la fois. Par exemple, la batterie de notre ordinateur de test (un

Fujitsu Siemens M3438G-75005) dispose de 8 cellules. Quatre accus Samsung ICR-18650 de 3,7 V sont

montées en série afin d’obtenir une tension de 14,8 V (3,7 x 4) sur deux « lignes » parallèles afin

d’accroître la capacité qui passe à 4 400 mAh. La charge électrique de chaque accu est de 2 200 mAh

que l’on multiplie par deux puisqu’il y a deux lignes parallèles. Une telle configuration se nomme 4S2P

(4 accus en série, 2 lignes parallèles), mais on peut trouver des batteries neuf cellules de type 3S3P ou

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douze cellules de type 4S3P. Attention, chaque batterie fera appel à des piles différentes et donc la

tension ou l’intensité, tout comme la charge électrique peut changer en fonction des modèles.

Une ancienne batterie Sony

Une batterie récente pour portable Fujitsu-Siemens

Circuit électrique

La batterie est aussi composée d’un circuit électronique extrêmement important puisqu’il assure le bon

fonctionnement et la sécurité de la batterie. Ce circuit est composé en principe d’un transistor (FET –

Field Effect Transistor) qui coupe tout si la tension de charge dépasse la valeur nominale de 0,1 V, ainsi

qu’un fusible qui saute si la température approche les 90 C. Plusieurs types de fusible sont utilisés.

Certains grillent de façon permanente une fois que le filament est détruit, d’autres peuvent être

réactivés. On trouve aussi un interrupteur qui réagit si la pression interne est trop grande (plus de 10

Bars) en coupant le courant. Le circuit présent sur une batterie à plusieurs cellules veille aussi à la

tension de chaque cellule et à la tension des connexions entre les cellules. Il tente aussi de prévenir

toute sur-décharge en coupant le courant si l’on descend en dessous de 2,50 V/cellule.

Le circuit electrique sous toutes ses coutures

Circuit electrique d'une batterie li-ion

Le circuit electrique d'une batterie pour téléphone portable

Le circuit electrique de notre batterie Fujitsu Siemens

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Attention danger ?

La peur bleue des fabricants reste l’électricité statique ou un chargeur défectueux, qui viendrait

endommager le circuit électrique. Un tel dommage pourrait coincer le fusible en position ON, sans que

l’utilisateur soit au courant. En gros, le circuit électrique ne remplit plus sa première fonction qui est de

couper le courant lorsque les conditions de fonctionnement deviennent hasardeuses. En pratique, il

s’agit surtout, à notre connaissance, d’un cas d’école, mais cela renforce la nécessité d’utiliser le

chargeur fourni par le constructeur.

A titre indicatif, sachez que si les fabricants d’ordinateurs portables font très attention à la batterie qu’ils

vendent, ce n’est pas le cas dans d’autres secteurs et l’on peut parfois trouver des batteries au lithium-

ion ayant une électronique minimum ou dépourvue de toute l’électronique nécessaires à la sécurité de

l’utilisateur. Les constructeurs d’ordinateur portable sont aussi très discrets sur les technologies

employées et il nous fut relativement difficile de rentrer dans le détail de la composition d’une cellule Li-

ion. Chaque constructeur dispose de sa propre formule qui est extrêmement bien gardée.

Une batterie no name pour téléphone portable vraisemblablement dépourvue de toutes les sécurités

nécessaires

4. Le cas des batteries enflammées

Contrairement à ce que nous avons pu lire ici ou là, il existe quelques règles et standards. Nous

disposons aujourd’hui principalement de la norme IEEE 1625. Ce standard est né le 12 avril 2004, d’un

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effort des grands noms de l’industrie : IBM, Dell, Hewlett Packard, Compal, Samsung, Sony, Motorola,

Texas Instrument et d’autres encore. Répondant au label « Standard for Rechargeable Batteries for

Portable Computing », ces normes réglementent la fabrication et le design des batteries. Elles balisent

aussi les contrôles qualités en imposant des critères minimums. Le but de l’IEEE 1625 était clairement

affiché : « plus de protection afin de minimiser les risques face à un choc thermique ou mécanique, des

vibrations ou d’autres stresses ».

Certains remarqueront que 2004, est une date relativement tardive par rapport à la naissance et

l’évolution des ordinateurs portables. A vrai dire, il existait déjà quelques normes auparavant. Elles

avaient pour défaut de se concentrer sur les cellules en omettant le packaging et l’électronique ou vice

versa. L’IEEE 1625 est donc venu uniformiser tout cela en apportant un standard touchant tous les

éléments d’une batterie individuellement et conjointement.

Baptême de feu

Une batterie qui explose

Néanmoins, 2006 montra clairement que l’IEEE 1625 n’était plus pertinent. En deux ans, la concurrence

est devenue de plus en plus acharnée et les compagnies tentent de réduire au maximum les coûts de

production tout en sortant de nouveaux modèles de plus en plus vite. Ce nouveau paysage a néanmoins

montré combien les batteries au lithium-ion pouvaient être sensibles et comment cette politique du

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toujours plus vite, toujours moins chère, pouvait freiner l’élan d’une compagnie comme Sony et faire

brûler des sommes considérables.

Juin 2006, l’ordinateur portable Dell d’un journaliste prend feu dans une salle de conférence au Japon .

Une enquête est ouverte et les premiers éléments penchent vers un problème de surchauffe de

batterie. Juillet 2006, ces suppositions sont confirmées par des tests en laboratoires et chose encore

plus surprenante, on apprend que Dell était au courant Août 2006, on apprend que les batteries

défectueuses ont été fabriquées par Sony et qu’elles n’ont pas été seulement distribuées à Dell, mais à

HP, Apple, Lenovo, Fujitsu, Hitachi et d’autres encore.

Retour à la réalité

Les dangers des batteries mal fabriquées

Quelques jours plus tard, Sony s’explique. Il avoue « la présence de petites particules métalliques dans

la solution chimique des batteries Lithium-Ion » ce qui pouvait provoquer « un dysfonctionnement, voire

la surchauffe de certaines batteries ». Le Japonais a immédiatement « modifié ses méthodes de

production afin de réduire la quantité de ces particules, mais aussi leur taille ». Cette explication très

(trop ?) sommaire fut complétée en octobre 2006 par de plus amples détails. Des particules de Nikel se

sont introduites dans la cellule, au moment du versement de l’électrolyte dans l’accu, entre autres. Sony

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n’a par contre jamais expliqué comment ce Nikel était arrivé sur ses chaînes de production . Pour

remettre les choses dans leur contexte, la combustion des batteries défectueuses fut un phénomène

très rare et le nombre de victimes se compte sur les doigts de nos deux mains.

Mais au lieu de prendre ce problème sérieusement, certains constructeurs, comme Sony, ont longtemps

retardé le rappel des batteries défectueuses. Devant le soulèvement massif des consommateurs,

l’inévitable arriva néanmoins et tous les constructeurs (même les plus réfractaires) rappelèrent leurs

produits. Au total, près de 10 millions de batteries furent rappelées pour un coût autour de 430 millions

de dollars. L’autre conséquence fut une levée de l’IEEE qui annonça en septembre 2006 la révision du

standard IEEE 1625. Cette révision est censée accompagner la naissance d’un nouveau standard, l’IEEE

1825 visant en plus des batteries au lithium-ion, les batteries au lithium-ion polymères.

5. Charger et décharger sa batterie

Nous avons des habitudes qui datent du temps des batteries Ni/Mh. Il est donc important de revenir sur

l’utilisation de la batterie du moment où on l’utilise la première fois jusqu’au moment où on la jette.

Attention à la décharge

Il ne faut pas décharger totalement la batterie dès sa réception. Au contraire, il convient de la recharger

totalement sans interruption. En fait, il ne faut jamais décharger la batterie entièrement sous peine de

perdre 20 % de sa capacité d’un seul coup ! Les systèmes d’exploitation veillent généralement sur ce

point et s’éteignent avant que la batterie n’ait plus d’énergie. Cet impératif vient du fait que les accus

sont couplés à un circuit électronique complexe qui doit constamment être alimenté. De plus, une

décharge totale entraîne une dégradation chimique des éléments au sein de l’accumulateur. A cause de

cela, une recharge de la batterie (après une décharge totale) peut être potentiellement dangereuse.

C’est pour cela qu’un circuit interne peut empêcher la recharge afin d’éviter tout incident. Cela aura

aussi pour conséquence de rendre la batterie inutilisable. Il est déconseillé de décharger plus de 95 %

de sa batterie, dans la mesure du possible. De plus petites recharges sont souvent le plus appropriées.

Cycle de charge/décharge

Contrairement à ce que l’opinion publique laisse entendre, le nombre de cycle de recharge n’est pas

identique au nombre de fois que l’on recharge la batterie. Confus ? Par exemple, votre batterie descend

à 50 % de charge. Vous la rechargez à 100 %, puis recommencez l’opération. Vous venez de rechargez

votre batterie deux fois, mais deux recharges de 50 % correspondent à un seul cycle de recharge.

Contrairement donc à une idée reçue, il n’est pas nécessaire d’attendre que la batterie soit vide pour

recharger. D’ailleurs, comme nous l’avons vu plus haut, c’est même tout le contraire. Enfin, la batterie

devrait avoir une température comprise entre 0 et 45°C au moment de la charge. En dessous de cet

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intervalle, le lithium se plaque contre les électrodes, au-dessus la pression devient trop grande. Dans les

deux cas, cela peut potentiellement rendre la batterie instable. Généralement, si la température de

charge dépasse vraiment les 45°C, il arrive qu’un circuit coupe la charge, laissant penser que la batterie

est pleine alors qu’elle ne l’est pas. On estime que la température optimale est de 20°C. Comme nous le

verrons plus tard, la température de fonctionnement (charge ou décharge) est un élément important

dans la vie d’une batterie. Il faut donc être particulièrement attentif.

Un cycle de charge (Hewlett Packard)

A toute règle son exception. Il est conseillé, lors des premières utilisations, de charger pleinement la

batterie puis d’atteindre le seuil critique de l’ordinateur portable (5% de charge), sans recharge

intermédiaire et sans descendre en dessous de cette limite. Une fois le seuil atteint, on la recharge

totalement. Contrairement à ce que beaucoup pensent aujourd’hui, cette manœuvre n’est pas faite pour

roder la batterie et la faire gagner en capacité, mais simplement pour affiner les systèmes mesurant le

niveau de charge. C’est ce que l’on appelle la calibration, car cela permet de calibrer le système de

mesures qui pourra alors donner une estimation plus précise de l’énergie restante. En moyenne, il est

conseillé de calibrer sa batterie tous les mois, surtout si vous effectuez le plus souvent de petites

recharges.

Perte normale

Les accumulateurs Lithium-ion ont la particularité de perdre en capacité au cours des dix premiers

cycles. La perte n’est pas grande (quelques pour cent) et s’atténue au fur et à mesure. Cette perte

dépend beaucoup des matériaux utilisés et n’est donc pas la même pour toutes les batteries, ni même

systématiques.

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Charge/décharge d'une batterie veillissante

La baisse s’explique néanmoins en raison du processus de fabrication de la cellule Li-ion. Au moment où

la pile est fabriquée, le constructeur applique un cycle de charge/décharge qui forme une couche

protectrice sur l’anode, mais qui a pour effet de consommer un peu de lithium. Cette couche va avoir

tendance à s’affiner avec les premiers cycles, ce qui aura pour conséquence de consommer un peu plus

de lithium encore. Moins de lithium signifie logiquement moins de capacité. Il est néanmoins très

difficile de déterminer à quel point l’accu perd en capacité, sachant que ce phénomène varie en fonction

des matériaux utilisés.

6. « L’effet de mémoire » : le vrai et le faux

Satellite AB3

Il existe aussi une autre idée reçue qui consiste à dire que le fait de recharger alors que la batterie n’est

que partiellement déchargée, endommage les accus. Cette idée reçue est liée au phénomène appelé

« effet de mémoire ». Il y a quelques années, les fabricants de batteries Ni/Cd et Ni/Mh se sont brandi

réciproquement le spectre de l’effet de mémoire afin de faire de la mauvaise publicité l’un à l’autre. Cela

a surtout provoqué une confusion massive du public. Il est donc important de remettre les choses au

clair très brièvement.

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Un faux problème

L’« effet de mémoire » est un phénomène qui caractérise une batterie qui refuse de délivrer toute

l’énergie qu’elle a en magasin, car elle a été rechargée avant d’être totalement épuisée et a mémorisé le

seuil atteint au moment de la recharge comme seuil d’épuisement.

Ce phénomène a été initialement découvert par la NASA. Ses satellites, mis sur orbite autour de la terre,

se chargeaient pendant les périodes de jours et se déchargeaient pendant les périodes de nuit.

Attention, les durées de charges/décharges sont restées parfaitement identiques. Après plusieurs

charges/décharges, la NASA a remarqué que la batterie ne donnait plus d’énergie au-delà du point où

elle avait l’habitude d’être déchargée. La batterie avait gardé en « mémoire » le seuil de décharge

habituel et refusait d’aller plus loin.

Dans la vie courante, il est quasiment impossible de souffrir de l’effet de mémoire sur des batteries

Ni/Cd. Les temps de charges et décharge sont rarement (voire jamais) scrupuleusement identiques au

cours de plusieurs cycles successifs. Il faudrait que le consommateur cherche reproduire l’effet de

mémoire ce qui est une hypothèse d’école. A vrai dire, même en laboratoire la reproduction de l’effet de

mémoire s’avère difficile et l’utilisateur lambda ne craint donc rien.

Le vrai faux effet de mémoire

Néanmoins, les fabricants d’accumulateurs Ni/Cd et Ni/Mh ont désigné comme « effet de mémoire » un

autre phénomène, celui de « la dépression de la tension » que l’on appelle aussi aujourd’hui le « faux

effet de mémoire » en souvenir de ce désordre qui contrairement aux arguments de l’époque affecte

tant les accus Ni/Cd que les Ni/MH, même si le premier souffre plus que le dernier. En gros, lorsqu’une

batterie est branchée à son chargeur alors qu’elle est pleine (en moyenne pendant plus d’un jour après

que la batterie ait été totalement chargée), le courant va engendrer une détérioration de la structure de

l’accumulateur qui ne pourra délivrer qu’une tension inférieure (1,08 V/élément) à celle de la tension

nominale des accus Ni/Cd (1,2 V/élément).

On se retrouve donc avec des accus qui délivrent la tension prévue et d’autre assurant une tension

inférieure. Or, si l’appareil faisant appel à la batterie requiert la tension prévue, les accus détériorés ne

pourront pas délivrer leur énergie et on aura l’impression qu’il s’agit d’un « effet de mémoire ». A titre

d’information, sachez que ce phénomène peut être inversé sur les batteries Ni/Cd en déchargeant la

batterie jusqu’à son seuil critique et en la rechargeant.

Le lithium-ion n’a pas de mémoire

On pourrait se demander si ce problème n’affecte pas les batteries au Li-ion, surtout celles qui restent

dans un ordinateur portable lui-même branché sur une prise secteur. On pourrait avoir l’impression que

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dans ce cas de figure, la batterie pourrait souffrir d’une dépression de la tension, car elle est

constamment en train d’être chargée. La réalité est tout autre et ce problème n’est pas présent dans les

batteries au lithium-ion pour une raison simple. Au moment de la recharge, le chargeur donne une

partie de l’énergie aux accus, l’autre partie étant allouée au fonctionnement de l’ordinateur. Voilà

d’ailleurs pourquoi un utilisateur met plus de temps à charger sa batterie lorsque l’ordinateur est allumé

que lorsqu’il est éteint et que le chargeur ne partage pas le courant qu’il envoie. Une fois les accus

rechargés, le circuit électrique coupe le courant envoyé aux accus qui ne reçoivent automatiquement

plus d’électricité, ce qui empêche par conséquent toute surcharge.

Heureusement d’ailleurs, les batteries Li-ion ont horreur de la surcharge (une surcharge produit de

l’hydrogène et augmente la pression ce qui engendrer une explosion). Voilà pourquoi il est d’ailleurs

impératif d’utiliser le chargeur fourni et de recharger sa batterie en suivant les indications du

constructeur. Tous les produits numériques en passant de l’ordinateur portable au baladeur numérique

sont livrés avec un chargeur et il est impératif de l’utiliser et de ne faire appel à aucun autre. Un

chargeur non adapté pourrait causer une explosion. Par soucis de précision, nous indiquons qu’il est

possible de se procurer un chargeur plus puissant que celui livré par le constructeur à condition qu’il ne

dépasse pas la tension du chargeur d’origine.

Tension de charge

En moyenne la tension de charge pour les batteries d’ordinateur portable est en moyenne de 4,2

V/cellule et si jamais elle monte ne serait-ce que de 0,1 V/cellule, le circuit électrique est censé couper

la charge. Auparavant, la limite était de 4,1 V/cellule, mais cette barrière fut franchie grâce à l’ajout

d’agent chimique. Le problème est qu’une augmentation de la tension de charge pourrait accroître la

capacité de l’accumulateur, mais réduirait grandement sa durée de vie.

Pourtant, si l’on prend le chargeur de notre ordinateur de test, on s’aperçoit que la tension inscrite est

de 20 V. Comment expliquer cela ? Les accus de la batterie de notre ordinateur ont une structure 4S2P.

Cela signifie que quatre cellules sont montées en série et la tension de recharge délivrée par le chargeur

sera divisée par 4 (comme on multiplie par quatre la tension des accus pour déterminer la tension totale

délivrée par la batterie). Sachant que 2 à 3 volts sont alloués à la régulation de la tension ou aux pertes

électroniques, on se retrouve avec 17 V, soit 4,25 V/cellule, ce qui reste proche de la valeur mentionnée

plus haut. On comprend donc aussi à quel point il est important d’utiliser le chargeur livré avec

l’ordinateur pour être sûr de bénéficier d’une tension supportée par les piles.

Nous tenons aussi à préciser que les supers chargeurs qui sont censés redonner vie à votre batterie

lithium-ion sont à écarter. Une cellule morte ne peut être ressuscitée.

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7. Ordinateur portable avec ou sans batterie ?

HP Pavilion dv6300

La question qui consiste à savoir s’il faut laisser ou non sa batterie dans son ordinateur portable,

lorsqu’il est branché sur secteur, a suscité de nombreux débats. La réponse dépend uniquement de

votre sensibilité et de vos possibilités.

Garder sa batterie dans l’ordinateur

Comme nous l’avons vu précédemment, la température optimale de charge est 20 C et même si votre

portable recharge votre batterie dès qu’elle perd 10 % il faudra 10 recharges de 10 % avant d’atteindre

un cycle. N’ayez pas peur des petites recharges, bien au contraire. A température ambiante, nous

savons que la batterie perd en moyenne 10 % par mois. 6 à 7 % sont attribués aux accumulateurs. Le

circuit électrique est responsable de 3 % de perte en plus. Généralement, un ordinateur va procéder à

une recharge dès que la batterie perd 5 % de charge. Deux recharges par mois ne poseront aucun

problème et avoir sa batterie branchée sur son ordinateur ou sa batterie dans une étagère de votre

armoire reviendra au même. En moyenne, sachez qu’un accumulateur Li-ion vie entre 500 et 1 000

cycles de charge.

D’ailleurs, si c’est pour stocker votre batterie dans une pièce à température ambiante, autant la laisser

dans votre portable. En effet, si votre portable reste constamment branché, vous aurez tendance à

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l’oublier. Or, il est important d’effectuer un cycle complet de charge/décharge par mois en épuisant la

batterie, mais en ne descendant pas en dessous de 5 %, dans le but de la calibrer. Avoir votre batterie

dans votre ordinateur vous aidera à vous en souvenir.

Ne pas garder sa batterie

Garder la batterie dans la machine coule de source pour tous ceux qui en ont régulièrement besoin.

Néanmoins, nous verrons plus loin que la batterie est mieux conservée au frais. Si votre portable

chauffe de façon importante, après un temps d’utilisation relativement court (45 min – 1h) retirez-la,

lorsque vous êtes sur secteur. L’ordinateur portable dispose d’éléments qui génèrent de la chaleur et qui

peuvent augmenter la température de la batterie. D’ailleurs, si votre ordinateur portable chauffe

beaucoup, il se peut qu’au moment où il va recharger la batterie, sa température dépasse largement les

20°C, ce qui est peu recommandable comme nous l’avons vu plus haut. Enfin, comme nous le verrons

dans la page suivante, stocker sa batterie dans un endroit sec et froid (0 C) est une bonne idée si vous

n’en faites pas usage pendant plusieurs mois. La retirer peut donc être judicieux. Attention néanmoins à

ne pas oublier le cycle de charge/décharge mensuel visant à calibrer la batterie.

Attention danger

Le carnage du démontage de notre batterie Li-ion

Page 17: Batterie Lithium

Enfin, sachez qu’il est fortement déconseillé de démonter sa batterie et vouloir changer ses

accumulateurs au lieu de remplacer la batterie totalement est une très mauvaise idée. D’ailleurs, notre

batterie est devenue inutilisable une fois que nous l’avons démontée. Le constructeur s’est assuré

qu’elle serait détruite une fois ouverte par l’utilisateur. Nous estimons d’ailleurs que c’est une excellente

chose pour la sécurité de l’utilisateur. Le démontage peut compromettre certaines mesures de sécurité

sans que l’utilisateur s’en rende compte, ce qui pourrait mettre en péril son matériel et sa personne.

Changer ses accumulateurs demande une certaine expérience et exige exactement les mêmes piles.

Toutes les piles ne se valent pas et toutes ne sont pas faites pour être utilisées en série ou en parallèle

avec d’autres accus et chaque batterie demande son lot de pile bien précis. De plus les constructeurs

d’accumulateurs li-ion ne vendent généralement qu’à des fabricants de batteries certifiés. On trouve

néanmoins de plus en plus de « vendeurs libres » dans des pays émergents. Nos Samsung ICR-1850

étaient, par exemple, disponibles sur un site chinois. Néanmoins, nous vous déconseillons fortement de

prendre ce chemin qui pourrait être dangereux pour la batterie, l’ordinateur et vous-même.

8. Stocker sa batterie

Des accus li-ion 18650

La batterie doit être conservée chargée à 40 %. Ce seuil a été défini par précaution. Plus le seuil est bas

et plus on prend le risque d’épuiser totalement la batterie et de l’endommager définitivement. Par

contre, une batterie pleine stockée pendant une période prolongée est extrêmement mauvais, car l’accu

perdra plus rapidement de sa capacité. La raison est que la tension interne est plus forte lorsque la

batterie est pleine, augmentant le stress et l’usure. 40 % est donc établi par les experts comme le

meilleur compromis.

Attention, il est préférable d’atteindre les 40 % en chargeant et non en déchargeant la batterie. En

effet, le système d’exploitation mesure le niveau de charge en fonction de l’activité actuelle de

l’ordinateur. Par exemple, si le système est en pleine charge, il va calculer l’autonomie restante et

déterminer le taux de charge approprié, mais ce chiffre peut rapidement changer si la fréquence de

fonctionnement du processeur ou la clarté de l’écran baisse en cours de route. Même si aujourd’hui, le

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système est très précis, il est préférable, pour être certains d’avoir une mesure fiable, d’atteindre 40 %

en chargeant la batterie.

Problème de chaleur

La chaleur impacte directement les accumulateurs. Il est donc crucial de garder sa batterie au frais et

au sec. Le meilleur endroit est d’ailleurs le réfrigérateur. En effet, on estime qu’une batterie au Lithium-

ion, chargée à 40 % et conservée à 0°C maintiendra 98 % de sa capacité sur une année. A 25°C

(température ambiante en principe), on passe à 96 % de sa capacité, à 40°C on passe à 85 % et à

60°C, on passe à 75 %. Comme nous l’avons vu, en moyenne, une batterie perd environ 10 % de

charge par mois. Comparativement, une batterie pleine et stockée pendant un an à une température de

0°C ne maintiendra que 94 % de sa capacité. A 25°C, on parle de 80 % contre 65 % à 40°C.

A titre d’information, sachez que l’électrolyte présente dans les accus gèlent à partir de -40°C (selon L.M

Cristo et T. B Atwater dans le livre Characteristics and Behavior of 1M LiPF6 1EC:1DMC Electrolyte at

Low Temperatures. Fort Monmouth, NJ : U.S. Army Research). Concrètement, cette valeur est discutée,

certains parlant de -75°C, d’autres de -30°C. Nous avons choisi celle qui nous semble la plus sûre.

Néanmoins, nous n’avons trouvé aucune source qui déconseille de placer sa batterie dans son frigo et

de s’approcher le plus possible de 0°C, température optimale de stockage.

Il est aussi important de bien nettoyer les contacts métalliques de la batterie avec de l’alcool et de bien

la sécher avant de la replacer dans son ordinateur. Cette opération, à réaliser tous les deux mois,

assure une meilleure conductivité.

Les traces du temps

Recyclons !

Une constatation vous aura peut-être choqué, mais quelque soit la température à laquelle la batterie est

stockée ou son niveau de charge, un accu Li-ion perd de sa capacité au fil du temps. En fait, une

batterie commence à vieillir dès sa fabrication. En moyenne, une batterie bien conservée et entretenue

dure en principe deux à trois ans après sa date de fabrication. C’est le résultat de l’oxydation des

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cellules, phénomène normal alors que la batterie est utilisée ou qu’elle vieillit. Il est donc important de

connaître la date de fabrication avant ou au moment de l’achat. Si vous avez commandé par Internet,

n’hésitez pas à renvoyer la batterie si elle a été conservée sur l’étagère du magasin pendant 6 mois. Ce

sont six mois de perdus pour vous.

Enfin, une fois que votre batterie aura rendu l’âme, que faire ? Les risques pour l’environnement sont

faibles alors que ces batteries sont conçues pour ne pas connaître de fuite et sont plus sûres que celles

au cadmium par exemple. Néanmoins, il est clair que l’incinération va dégager des gaz toxiques. Si vous

connaissez un programme de recyclage, alors bien évidemment, tirez-en parti en disposant de vos

batteries dans les conteneurs appropriés. Vous pouvez aussi faire jouer la règle du « un pour un » mis

en place lors de la transcription des directives européennes sur le recyclage des équipements

électroniques dans le droit français par le décret d’application 2005-829.

Ce décret dispose, entre autres, qu’un revendeur (offline ou online) se doit de récupérer votre ancien

matériel à condition que vous ayez acheté un produit similaire chez lui (un écran pour un écran, un PC

pour un PC) et que vous en fassiez la demande. Sachez que l’enlèvement est censé être gratuit. Une

batterie tombe sous la catégorie des déchets d’équipements électriques et électroniques (DEEE). Si vous

achetez donc un ordinateur portable ou simplement une batterie, vous devriez être en droit de

demander la reprise de la batterie ou de l’ordinateur par le revendeur. Après tout, l’écotaxe est

justement là pour venir épauler les coûts de cet effort de recyclage. 9. Conclusion : Evolution et Création

La batterie Li-ion est loin d’être figée. Il y à peine plus de 10 jours, des chercheurs américains associés

au département de l’Energie aux Etats-Unis, ont présenté une nouvelle cathode. Elle avait la

particularité d’être constituée d’une double couche de nanocristaux et de contenir une forte proportion

de manganèse. Si la production de masse n’est pas encore envisageable en l’état, on annonce deux fois

plus de puissance avec ce procédé.

Evolution

En 1999, le lithium-ion polymère a fait son apparition. Utilisé dans les petits périphériques requérants

peu d’énergie (HP l’utilise par exemple dans ses Pocket PC ou ultra portable), son électrolyte est un

polymère gélifié. L’avantage est que l’on obtient de plus petites batteries ayant toutes les formes

possibles puisque le gel permet de s’abstenir d’une enveloppe métallique. L’autre bénéfice est un accu

moins volatil et moins inflammable. Par contre, la densité énergétique est beaucoup moins grande

qu’avec le Li-ion classique (cf. « Les batteries Lithium-Polymère remplaceront les Li-Ion »).

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Une cellule li-ion polymère

Une autre pile, toujours inspirée du Li-ion, commence à faire son apparition. Le Lithium-phosphate a la

particularité d’utiliser une cathode contenant du fer et du phosphate pour un mélange de type LiFePO4,

en lieu et place au traditionnel dioxyde de Cobalt. Elle a l’avantage d’être moins volatile et dangereuse.

Elle fait en sorte que l’oxygène ne soit pas libéré facilement, ce qui empêche ainsi une réaction

exothermique lorsque la température monte. Ces batteries sont encore introuvables et il est impossible

de parler avec certitude de leur capacité. Initialement présentée en 1997 par des chercheurs de

l’Université du Texas, située à Austin (USA) elle est le fer de lance de la société Valence.

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Création

Baladeur et pile à combustible (2006)

Les scientifiques nous promettent la lune, comme 20 heures d’autonomie, avec la pile à combustible.

Quel que soit le combustible, le principe est calqué sur une réaction inverse à l’électrolyse : on fait appel

à de l’hydrogène et de l’oxygène pour obtenir de l’électricité. On ne limite pas cette batterie aux simples

ordinateurs portables, puisqu’elle équipe certains prototypes de voiture et certains gros projets. On

l’attend toujours sur le marché de masse et les produits grand public. Néanmoins, pour que la

commercialisation d’un tel produit soit viable, il lui faudra franchir de sérieux obstacles, comme

recharger la batterie avec des cartouches d’éthanol, ce qui demandera un sérieux changement de

mentalité.

La deuxième partie de notre article sera consacrée à l’autonomie des batteries Lithium-ion dans les

ordinateurs portables sous différents systèmes d’exploitation et ce qu’il faut savoir pour économiser de

précieuses minutes.