Accueil
Article à voir sur le site Présence PC
http://www.presence-pc.com/tests/Li-ion-batterie-conservation-entretiens-fabrication-22678/
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. À 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 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.
À 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.
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.
L’effet de mémoire » : le vrai et le faux
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.
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. À vrai dire, même en laboratoire la reproduction de l’effet de mémoire s’avère difficile et l’utilisateur lambda ne craint donc rien.
La mémoire des batterie
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 ». À 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 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.
Pour ceux qui ont encore besoin d’être convaincu, ces vidéos devraient vous « refroidir » (vidéo 1, vidéo 2, vidéo 3). Les batteries en question sont des li-ion polymères, mais restent représentatives de ce qui peut arriver en pratique avec des batteries li-ion. 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.
http://www.presence-pc.com/tests/Li-ion-batterie-conservation-entretiens-fabrication-22678/
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. À 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 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.
À 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.
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.
L’effet de mémoire » : le vrai et le faux
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.
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. À vrai dire, même en laboratoire la reproduction de l’effet de mémoire s’avère difficile et l’utilisateur lambda ne craint donc rien.
La mémoire des batterie
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 ». À 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 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.
Pour ceux qui ont encore besoin d’être convaincu, ces vidéos devraient vous « refroidir » (vidéo 1, vidéo 2, vidéo 3). Les batteries en question sont des li-ion polymères, mais restent représentatives de ce qui peut arriver en pratique avec des batteries li-ion. 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.
