Qu’est-ce qu’une batterie Lithium-ion ? Comment augmenter sa durée de vie et préserver les performances ? Est-ce dangereux ? Pourquoi faut-il les recycler ?
Point précis et conseils pratiques pour utiliser au mieux votre batterie Li-ion.

Sur les batteries et les manières de les entretenir correctement j’ai lu et entendu tellement de versions différentes … Jusque aux légendes urbaines et autres maraboutages (des histoires de piles et batteries mise au congélateur pour les recharger O_o … Surtout ne faites pas ça avec une batterie Li-ion ! Ca n’aime pas trop les chocs thermiques. )
Il me parait d’utilité publique (vraiment !) de répertorier de manière simple et compréhensible des informations de base ainsi que les bonnes et mauvaises pratiques concernant l’utilisation de nos batteries Li-ion.
En dehors de mes connaissances personnelles je me suis largement inspiré du très bon billet de Maker06 sur CommentCaMarche.net et aussi, bien sûr, de Wikipedia (comment faire sans aujourd’hui ?).
Ce contenu est librement utilisable dans un cadre privé, familiale, études, bla bla (Bref en dehors d’une utilisation a but commercial. Il faudra que nos concurrents aillent pomper ailleurs, pour une fois ça les changera ! )

Attention déchet dangereux !!!

Avant d’aborder les manières de bien utiliser sa batterie, je demande au lecteur de me laisser la largesse de commencer par la fin : celle de la vie de votre batterie !
Seul un trop faible pourcentage des batteries mises sur le marché sont actuellement recyclés. Nous pouvons tous contribuer à améliorer le taux de recyclage et les débouchés en fournissant aux acteurs de cette filière une matière première abondante (donc peu chère, donc intéressante à traiter, etc).
Trouver un point de colecte près de chez moi !

Les batteries, quelles qu’elles soient (piles alcalines, accus au nickel, au plomb, au lithium …), sont dangereuses à double titre :

• Danger physique :
  Il ne faut jamais essayer de réparer une batterie en l’ouvrant, et encore moins tenter d’ouvrir les “cellules” composant la batterie, sous peine de se brûler ou de s’intoxiquer très gravement !
• Danger environnemental :
  Piles et batteries ne doivent jamais être jetées aux ordures ! Elles doivent absolument être recyclées (tous les hypermarchés, bricomarchés et déchetteries possèdent maintenant des bacs récupérateurs.). Quand c’est possible il est important de trier par technologie ( Alcaline ou Lithium pour les piles, Ni/MH ou Li-ion pour les batteries). Ca renforce l’efficacité des filiales de recyclage ! Dans le cas du Li-ion le recyclage fait même baisser le prix du matériau car le Lithium se recycle plutôt bien comparé aux technologies antérieures.

Edit 17/08/2011

On m’a tout récemment recommandé une vidéo qui illustre bien la dangerosité d’une batterie li-ion dont on perce les cellules : Dans cet extrait de la série documentaire Man vs Wild (Discovery channel), on voit comment il est possible d’allumer un feu en plein nature en utilisant juste une batterie de téléphone …

Faire le meilleur usage de ses batteries Li-ion ?

Comme toutes les batteries, les accumulateurs Li-ion s’usent au fil du temps, rien ne peut inverser le processus. Et c’est là où le bât blesse, il faut régulièrement changer ses batteries, c’est donc une dépense et une empreinte sur l’environnement.
Autant économiquement qu’écologiquement on a donc intérêt à faire le meilleur usage possible de nos batteries Li-ion en cherchant à augmenter leur durée de vie et préserver leurs performances.

Les choses à ne pas faire :

La plupart du temps, prendre soin de sa batterie consiste à ne pas faire ce qui peut lui nuire. Passons donc en revue les choses à vraiment éviter avec une batterie Li-ion.

Pas de décharge profonde !
Une batterie Li-ion ne doit jamais descendre en dessous de 15% de sa charge maximale, sous peine de perdre, de manière définitive, une partie importante de sa capacité (jusqu’à 20% en une seule fois).
Dans les applications modernes (Smarphones, Notebook, Tablettes …) le système d’exploitation de l’appareil protège la batterie en informant l’utilisateur sur le niveau de charge et en éteignant automatiquement l’appareil pour éviter une décharge trop importante.
Quand votre appareil “coupe” pour cause de batterie faible, branchez le chargeur avant de redémarrer. Ca permet à la batterie de se recharger sans occasionner d’autres décharges en essayant de rallumer l’appareil.
C’est un conseil d’autant plus important que vous avez sûrement entendu l’inverse : “Une bonne décharge bien complète régulièrement pour entretenir la batterie, lutter contre l’effet mémoire”. Ce conseil est juste, mais concerne les technologies précédentes à base de Nickel (Ni/Cd et Ni/MH).
Pour les Li-ion une décharge trop profonde va endommager irrémédiablement la batterie !
Une décharge totale de la batterie entraîne une dégradation chimique des éléments au sein des cellules Li-ion. À cause de cela, une recharge  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. Les conséquences sont que la batterie devient inutilisable.
On verra l’utilisation correcte des cycles complets de décharge/charge adaptés au batteries Li-ion plus bas …

Pas de hautes températures !
Les batteries Li-ion se dégradent à partir de 40°C (les températures précises peuvent différer suivant la composition exact des accumulateurs). Il est donc très important d’empêcher que la batterie ne chauffe trop, y compris lors d’une charge normale !
Quand elle respectent les spécifications d’usages les batteries lithium-ion intègrent un circuit électronique de régulation de charge : ce module à la fois limite la charge pour empêcher la batterie de trop s’échauffer, mais aussi communique à l’appareil des informations sur l’état de la batterie.
On trouve en plus une protection simple et efficace : un fusible thermique. Au delà d’une certaine température, ce composant va couper le circuit, rendant la batterie inutilisable autant en charge qu’en décharge. Ca n’est que redescendu en dessous d’un seuil bas que le fusible reconnectera de lui même le circuit. Ce système est destiner à ce qu’en aucun cas les accumulateurs n’atteignent la température critique de 70°C, à partir de laquelle des risques d’explosions existent vraiment !
En plus de ces protections on peut appliquer quelques règles de bon sens : Veiller à charger son téléphone dans un endroit ventilé, pas emmitouflé dans un pull. Mettre son ordinateur en charge sur une surface plane pour maximiser le refroidissement, pas sur le lit …

Pas de variations de température !
La température est vraiment le talon d’achille des batteries li-ion. En dehors des hautes températures ce sont aussi les variations (amplitudes thermiques) qui les fragilisent.
Les batteries Li-ion ne doivent pas être stockées dans un garage ou un débarras non tempéré, hiver comme été, seul la chaleur régulée de nos intérieurs leur conviennent !
Pour toutes ces raisons, une batterie Li-ion ne doit pas être exposé longtemps aux rayons du soleil. En été, quelques minutes à peine suffisent à atteindre des températures qui vont endommager irrémédiablement la batterie !

Les choses à faire :

Une fois passé ce qu’il faut éviter il reste seulement deux bons conseils pour activement entretenir sa batterie :

Effectuer un cycle complet de charge une fois pas mois !
Que vous soyez un serial-nomade ou que votre portable 17” trône fièrement sur le bureau sans en bouger il faut faire cycler complètement votre batterie une fois par mois.
C’est très simple :
En utilisant normalement l’appareil attendre que la batterie affiche moins de 20% de charge restante.
Eteindre votre appareil (pour assurer une charge rapide, appareil éteint tout le courant du chargeur/alimentation sera disponible pour charger la batterie)
Brancher le chargeur et laisser la recharge se terminer sans l’interrompre (attendre que le voyant batterie passe au vert”).
C’est tout ! Une fois la charge terminé vous pouvez de nouveau utiliser votre appareil normalement.

Stocker sa batterie Li-ion chargé !
En cas d’entreposage d’une batterie déjà utilisée (batterie secondaire d’usage irrégulier, …) il faut veiller à la placer dans un endroit à sec, à température modéré (20/25°C) et l’abri du soleil.
Ceci dit le niveau de charge a une incidence sur la bonne conservation de la batterie !
Une batterie Li-ion subit une auto-décharge progressive mais permanente lorsqu’elle n’est pas utilisée. Les amplitudes thermiques augmentent ce phénomène.
On a vu plus haut que les décharges profonds sont mauvaises pour les batteries Li-ion, il faut les stocker chargées !
Pour autant une charge trop importante (100%) n’est pas recommandé avant stockage (même si, d’expérience, la plupart des batteries modernes s’en débrouillent plutôt bien.)
Dans des conditions idéales je recommande de laisser une batterie à 70% de sa capacité maximale avant de la ranger dans un tiroir pour plus de 2 mois.

En savoir plus …

Qu’est-ce qu’une batterie ?

Une batterie désigne l’assemblage (le montage “en batterie”) de plusieurs accumulateurs. Ces accumulateurs sont parfois appelés “cellules” (sûrement à cause de l’anglais “cells”).
Un accumulateur contient principalement un composé électrochimique permettant, par électrolyse, d’emmagasiner et de restituer une certaine quantité d’énergie électrique.

Une batterie possède trois caractéristiques essentielles :

• Tension :
  Exprimée en Volts (V), aussi abusivement appelé “voltage”, c’est la différence de potentiel en la borne négative (-) et positive (+) de l’accumulateur.
• Capacité :
  Exprimée en Ampère-heure (Ah) ou milliAmpère-heure (mAh), c’est la quantité de “courant” que l’accumulateur va pouvoir “stocker”.
• Technologie :
  A chaque composé électrochimique correspond une “technologie” (et un ensemble de données techniques). Voici rapidement les plus courantes par ancienneté :

• • Pb (Plomb) :
    Très polluant (se recycle pourtant bien, encore faut-il les trier ! ) batteries au plomb+acide équipant encore nos voitures pour démarrer, les engins de levage et manutention …
  • Ni/Cd (Nickel/Cadmium) :
    Très polluant, moins efficace que le Ni/MH, reste utilisé grâce, entre autre, a sa bonne résistance aux hautes températures (les batteries des signaux lumineux “Sortie” sont en Ni/Cd)
  • Ni/MH (Nickel/Metal-hydride) :
    Polluant (bien moins que le Cadmium cependant !), meilleur densité énergétique (à volume égal plus d’énergie que le Ni/Cd), considérablement moins d’effet mémoire que le Ni/Cd.
  • Li-ion (Lithium Ion) :
    LA technologie d’aujourd’hui, elle est partout : très bonne densité énergétique, métal léger, polluant (mais se recycle mieux que les technologies antérieures), fragile en température, ne supporte pas les décharges profondes. Je détaillerais plus loin les caractéristiques des batteries Li-ion, sujet de cet article.
  • Li-Po (ou Li-Pol pour Lithium Polymère) :
    Pas vraiment une technologie puisqu’il s’agit exactement de “Li-ion Polymère” : Une dérivée du Li-ion sous une forme gélatineuse permettant des formes impossibles avec les cellules habituelles (la batterie toute plate de notre smartphone). La distinction entre les deux s’estompe et la plupart des produits sont désormais simplement estamplillés du bleu “Li-ion”.

Certains fabriquants (j’ai vu ça chez Dell et Apple, il peut y en avoir d’autre) choisissent d’indiquer sur leur batterie la quantité d’énergie en Watt-heure (Wh).
C’est techniquement identique au couple tension+capacité, mais je trouve ça confusif pour le consommateur.
L’énergie caractéristique d’une batterie se calcule ainsi :

• Energie (Wh) = Tension (V) x Capacité (Ah)
• Une batterie de 19.5V et 4400mAh affichera 85,8Wh d’énergie restituable (19,5V x 4,4Ah = 85,8Wh).

Effet mémoire ?

Il y a en fait différents phénomènes chimiques qui sont communément appelés “effet mémoire” (j’ai aussi entendu le barbarisme “batterie à mémoire de charge”).
L’appellation collective désigne généralement un aspect négatif des batteries de technologie Ni/MH (un peu) et Ni/Cd (beaucoup) :

L’effet mémoire entraîne une diminution de la quantité d’énergie que l’accumulateur peut restituer, avec pour conséquence une diminution de la capacité nominale de l’accumulateur.
L’accumulateur ne peut plus se décharger comme à l’origine. Il donne l’impression de pouvoir stocker moins d’énergie, mais en réalité, c’est davantage la restitution qui pose problème : l’énergie n’est simplement plus accessible de la même façon en raison de l’effet mémoire.
On peut faire l’analogie avec le réservoir d’un véhicule dont on ne pourrait plus pomper le carburant jusqu’au fond. Avec un tel réservoir et la même quantité de carburant, on ne pourra plus parcourir la même distance qu’avec un système de pompage en bon état.

Les batteries Li-ion ne subissent que très peu l’effet mémoire !
Tellement peu qu’un à deux cycles de charge complet par mois suffisent pour empêcher qu’une batterie Li-ion perde sa capacité à cause de l’effet mémoire. Et même si on oublie de le faire un mois c’est pas très grave !

Auto-décharge ?

Que se passe-t-il si je laisse la batterie de mon ordi dans le tiroir pendant un an ?
L’auto-décharge désigne la perte progressive d’énergie restituable lorsqu’une batterie est laissé inutilisée (déconnectée). Les batteries au Plomb (Pb) de nos voitures ont une forte auto-décharge, laisser une batterie un an sur l’étagère du garage et il faudra la recharger …

A contrario, l’auto-décharge des batteries Li-ion est négligeable !
Ce qui permet de ne pas se soucier de leur stockage : inutilisée, une batterie Li-ion conserve une partie de sa charge plusieurs années (sous réserve de conditions de stockage appropriées, par exemple les variations de températures influent beaucoup sur l’auto-décharge des batteries, c’est comme avec le vin : Plus stable est la température, meilleure est la conservation ! )
Par contre il faut garder à l’esprit que la durée de vie de la batterie, même inutilisée, est limitée : une batterie s’use même si elle ne sert pas !

Lithium-ion : fiche d’identité

Composé princial : ions lithium.
Avantage : la plus grande densité d’énergie actuellement disponible.
Inconvénients : sensible aux décharges profondes et aux hautes températures.

Contrairement aux autres accumulateurs, les accumulateurs lithium ion ne sont pas liés à un couple électrochimique. Tout matériau pouvant accueillir en son sein des ions lithium peut être à la base d’un accumulateur li-ion. Ceci explique la profusion de variantes existantes, face à la constance observée avec les autres couples. Il est donc délicat de tirer des règles générales à propos de cet accumulateur, les marchés de fort volume (électronique nomade) et de fortes énergies (automobile, aéronautique) n’ayant pas les mêmes besoins en termes de durée de vie, de coût ou de puissance.
Au début du XXIe siècle, cet accumulateur est celui qui offre la plus forte énergie spécifique (énergie/masse) et la plus grande densité d’énergie (énergie/volume).
Dans un accumulateur au Lithium Ion, le lithium reste à l’état ionique grâce à l’utilisation d’un composé d’insertion aussi bien à l’électrode négative (généralement en graphite) qu’à l’électrode positive (dioxyde de cobalt, manganèse, phosphate de fer).
Les accumulateurs lithium polymère sont une alternative aux accumulateurs li-ion, ils délivrent un peu moins d’énergie, mais sont beaucoup plus sûrs.

Sources :

• CommentCaMarche.net - Bien entretenir sa batterie par Maker06 (23/11/2010)
• Wikipedia - Accumulateur lithium