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Les différents types de batteries

17 Fév 2022

Plomb, nickel, lithium… Les différents types de batteries qui alimentent notre quotidien présentent des caractéristiques aussi variées que nébuleuses pour le commun des mortels. Il est fort à parier que vous avez déjà lu la mention “lithium-ion” au dos de votre téléphone sans vraiment comprendre de quoi il s’agissait…

Dans cet article, nous allons vous expliquer ce qui se cache sous le capot de vos batteries !  

Des besoins spécifiques 

Premièrement, il est important de rappeler que chaque technologie répond à des besoins spécifiques : stockage, puissance, coût, dimension, temps de recharge… Ainsi, il ne faudra pas la même batterie pour alimenter un smartphone, une Tesla ou une voiturette de golf.

Cela nous amène à la notion-clé de “densité énergétique”. Kezako ? La densité énergétique, c’est l’énergie qui peut être stockée dans une batterie. Le plomb, le nickel et le lithium possèdent des densités énergétiques différentes.  

Les batteries plomb  

La batterie au plomb ne date pas d’hier. En effet, les premiers accumulateurs au plomb apparaissent au milieu du 19e siècle ! Composée d’un mélange plomb-acide, elle alimente en électricité la plupart des véhicules essence et diesel. Peu coûteuse, la batterie au plomb n’est que peu affectée par l’effet mémoire. C’est-à-dire qu’elle ne perd pas de capacité énergétique après une succession de recharges partielles. Elle dispose également d’une bonne durée de vie.

Cependant, la batterie plomb possède une faible densité énergétique, ce qui explique son poids important. De plus, la batterie au plomb supporte très mal les charges partielles. Elle craint la décharge profonde, c’est-à-dire quand la batterie est déchargée sous le seuil critique des 20%. Enfin, la puissance de la batterie plomb-acide diminuera par temps froid. C’est pourquoi votre véhicule est peut-être déjà resté en rade par des températures négatives. 

Les batteries au nickel  

Inventée à la fin du 19ᵉ siècle et commercialisée pour la première fois dans les années 50, la batterie au nickel se décline principalement en deux compositions : la batterie nickel-cadmium (Ni-Cd) et la batterie nickel-métal hydrure (Ni-MH). Vos piles rechargeables de télécommande ou d’appareil photo sont sûrement à base de nickel.

Les batteries nickel-cadmium et nickel-métal hydrure sont très similaires, mais il faut savoir que le cadmium est interdit en Europe depuis 2016 à cause de sa toxicité. L’utilisation du nickel-cadmium n’est aujourd’hui utilisé que dans les systèmes de sécurité (alarmes) ou les équipements médicaux.

La batterie nickel-métal hydrure, moins polluante, est ainsi venue remplacer progressivement sa cousine au cadmium. D’autant plus qu’elle présente une meilleure densité énergétique. Les batteries au nickel ont l’avantage d’être plus légères que les accumulateurs au plomb. Elles peuvent supporter des températures positives et négatives bien plus importantes.

Côté effet-mémoire, les batteries au nickel-cadmium doivent être totalement déchargées avant recharge afin de préserver leur capacité énergétique. Cet effet mémoire est amoindri sur les modèles au nickel-métal hydrure. En revanche elles subissent un phénomène d’auto-décharge plus prononcé, c’est à dire qu’elles perdent quelques pourcents de charge chaque mois. Tout cela alors même qu’elles sont inactives. Ce phénomène est dû à des réactions chimiques parasites.  

Les batteries au lithium 

Li-ion, Li-Po… Des appellations qui vous sont peut-être familières. Le lithium est un composant embarqué dans la plupart de vos appareils électroniques que vous utilisez au quotidien. Pour cause : la densité énergétique du lithium est excellente. En d’autres termes, on peut stocker davantage d’énergie dans un volume moindre. Les différents types de batteries au lithium sont nombreux, mais les plus répandus sont les suivantes : lithium-ion (Li-ion), lithium-polymère (Li-Po) et lithium-fer phosphate (LiFePO4).

Bien que similaires, la différence entre ces trois technologies repose grandement sur leur stabilité. Le lithium-ion classique est réputé comme étant la technologie la moins stable. Cela est dû aux risques d’explosion ou d’enflammement en cas de surcharge, de fortes températures, de chocs ou d’exposition du composant à l’air libre. C’est la raison pour laquelle les compagnies aériennes interdisent systématiquement les batteries externes dans les bagages en soute.

Si le lithium-polymère présente une stabilité améliorée, c’est réellement le lithium fer-phosphate qui détient la médaille d’or de la stabilité et de la sécurité. C’est également cette dernière technologie qui permet le plus grand nombre de cycles de charge / décharge. Cela lui confère une durée de vie bien supérieure aux autres batteries, toute catégorie confondue.