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Batterie et smartphones : comment ça marche ?

L'autonomie est l'un des critères les plus importants pour les utilisateurs lors du choix d'un smartphone. Comment fonctionnent les batteries ? Pourquoi la technologie stagne actuellement, et quels sont les espoirs pour l'avenir ? Toutes les réponses !

de teaser
© AndroidPIT

Les batteries Lithium

Une batterie, c'est en fait une "batterie" d'accumulateurs - d'où le nom - responsables de la charge elle-même. Ils sont reliés entre eux de façon à obtenir une batterie d'une capacité et d'une tension données. Bien évidemment, les accumulateurs qui se trouvent dans les batteries de nos mobiles sont rechargeables. Il existe actuellement deux types de batteries principaux utilisés par les constructeurs de smartphone : 

Lithium-ion

Légères, compactes et relativement faciles à fabriquer, les batteries Li-ion offrent également l'avantage de beaucoup moins souffrir de l'effet mémoire (réduction parfois drastique de la capacité), contrairement aux technologies précédentes (Ni-Cd ou NiMH par exemple). 

Lithium-ion-Polymère

Appelé également Li-Polymer, ce type de batterie est une évolution du Li-ion. Elles sont en général plus sûres et moins chères à fabriquer. Elles sont très adaptées aux technologies mobiles, en raison de leur légéreté, ainsi que de la possibilité de leur donner presque n'importe quelle forme. 

Ceux deux technologies ne présentent pas de différence majeure concernant les capacités, les temps de chargement et la durée de vie. Le principe d'une batterie li-ion est le suivant : les ion lithium sont échangés entre une électrode positive en dioxyde de cobalt et une négative en graphite. Entre les deux, un séparateur généralement en plastique évite le contact entre les deux électrodes tout en laissant passer les ions lithium. 

batterie smartphone lithium charge
Lorsque l'on charge une batterie, les ions lithium passent du côté positif au côté négatif... / © howstuffworks

Lors du chargement, les ions lithiums passent de l'électrode positive (dioxyde de cobalt) à l'électrode négative (graphite). Lors du déchargement, l'inverse se produit. 

batterie smartphone lithium discharge
... et lorsque la batterie se décharge, ils passent du côté négatif au côté positif. / © howstuffworks

Durée de vie & usure de la batterie

Vous le savez probablement, les batteries sont sujettes à un effet d'usure. Selon les tests de Battery University, après 250 cycles de déchargements complets, les batteries de smartphones ne sont plus qu'à 73-84 % de leur capacité. A la manière d'un outil ou d'une pièce mécanique, les composants chimiques s'usent, il est préférable d'éviter au maximum les déchargements complets. Préférez des rechargements plus fréquents. Étant donné que la technologie li-ion ne souffre pas de l'effet mémoire, des cycles de déchargement - rechargement incomplets sont tout à fait possibles. 

La légende qui dit qu'il est préférable de décharger complètement une batterie de smartphone pour en augmenter la durée de vie est fausse. Par contre, ce procédé peut aider la jauge d'une batterie li-ion à se recalibrer. 

Les batteries au lithium vieillissent, même lorsque l'on ne les utilise pas. La date de fabrication est cruciale, lorsque vous achetez un smartphone d'occasion notamment, si la batterie a un ou deux ans, vous pouvez tabler sur un changement dans un futur proche. Il faut nuancer tout de même, il n'y a pas de règle, et certaines batteries resterons efficaces, selon l'utilisation, pendant plusieurs années. A noter que la chaleur accélère l'usure de la batterie, d'où l'importance de ce détail, notamment lors des tests. 

Batterie & explosions

Vous avez sûrement lu ou entendu parler de ces histoires, des batteries qui explosent et brûlent des appartements entiers, ou blessent les utilisateurs. Pas de panique, ces faits sont très rares, parfois non avérés, mais ils ne relèvent pas du mythe pour autant. 

Une batterie au lithium peut prendre feu si les deux électrodes entrent en contact, et créent donc un court-circuit. Vous connaissez peut-etre le principe de la pièce en métal conducteur qui touche les deux bornes d'une pile carrée de 9 volts, cette dernière se met alors à chauffer (n'essayez pas à la maison), et bien c'est le même. 

galaxys3 explosion
Les images de batteries ayant explosé sont en général relayées massivement par les médias, même si elles restent rares. / © AndroidBeat

L'électrode en graphite, du côté moins est malheureusement fragile. C'est elle qui prend les dégâts lorsque la batterie chauffe trop. Si la concentration en ion dépasse un seuil critique dans cette même électrode, alors la batterie risque de prendre feu.

Lorsqu'une batterie est chargée à 100% de sa capacité, sa tension est censée se situer aux alentours de 4,2 volts. Chaque batterie est équipée d'un petit système électronique, qui contrôle cette tension et permet d'augmenter sensiblement la durée de vie d'une batterie. Lorsqu'une batterie est vide, son voltage ne doit pas tomber en-dessous de 3 volts, sous peine de dommages causés à l'életrode +. 

Pourquoi les batteries ne permettent qu'une journée d'autonomie ?

La technologie, c'est bien beau mais ça ne nous explique pas pourquoi nous devons recharger nos smartphones tous les soirs, voire plus pour certains. Les scientifiques travaillent continuellement à l'amélioration des matériaux composants les électrodes, pour les rendre plus résistants à l'usure et pour que le graphite puissent emmagasiner plus de ions lithiums, et donc permettre de fabriquer des batteries de plus grande capacité. Beaucoup de recherches vont dans le sens du remplacement du graphite par d'autres matériaux. 

Comment mesurer vous même l'usure de votre batterie ?

Il est possible de connaître approximativement le niveau d'usure de la batterie de votre batterie ou de votre tablette. Pour ce faire, il suffit d'effectuer un calcul relativement simple. Si je charge mon smartphone avec un chargeur de 1A (ampère), après une heure et demi et une batterie pleine, j'ai donc envoyé 1,5 A dans ma batterie. Si un an plus tard, ma batterie est pleine en 45 minutes seulement, avec un chargeur de même débit, alors cela signifie que ma batterie est à moitié morte. C.Q.F.D. On remplit plus vite, car il y a moins à remplir, la batterie étant à la moitié de sa capacité de départ.

En d'autres termes, si vous avez des doutes sur votre batterie, et que vous notez que son temps de rechargement est plus court qu'avant, il y a de fortes chances que celle-ci soit usée.

battery
La capacité de chaque batterie est notée dessus, ainsi que la nature (Li-ion ou Li-Polymer). / © AndroidPIT

Que faire ?

Changer de batterie régulièrement est cher, et très moyen d'un point de vue environnemental. Les constructeurs travaillent sur des améliorations software, de façon à ce que le système et les applications optimisent l'énergie et consomment un minimum. Ils donnent également des conseils d'utilisation, tous relativement similaires : voir ceux de Sony, SFR, ou encore HTC

Comme nous l'avons vu précédemment, l'idéal pour prolonger la durée de vie de sa batterie li-ion est d'éviter les décharges profondes. Les experts de Battery University, au vu de leurs tests conseillent également, de ne charger les batteries qu'à 75 %, et non pas 100% de façon régulière. Selon eux, la durée de vie de la batterie peut-être quadruplée de cette façon. 

Le problème de ces solutions, c'est que l'on doit recharger sa batterie plus fréquemment, et c'est justement ce que l'on cherche à éviter en tentant de limiter l'usure des accumulateurs. On est donc dans un cercle vicieux. Dans le futur proche, le salut viendra peut-être des chargeurs rapides, qui peuvent charger une batterie en 30 secondes. Ils sont encore à l'état de développement cependant, et il se peut que l'on attende plusieurs années avant de les voir arriver sur le marché. 

A moins que les constructeurs arrivent à développer une nouvelle technologie, il semble que l'on doive tout simplement s'organiser pour avoir un chargeur et une prise sous la main. Avez-vous constaté une dégradation de la durée de vie de votre batterie ? Attendez-vous 0% avant de recharger ? 

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31 Commentaires

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  • Je remet une petite couche à mon précédet message la batterie inamovible de mon appareil est refroidie sa temperature meme en plein usge ne depasse les 18 degr" et en charge ne depasse les 23 degrée BYE

  • On en dit de tous les couleurs on se base sur des calculs sur des suppositions sur des probabilités sur des suspicions , je croit que on perd un peu le contactte avec la realité je fait un exemple : Voilà l ' histoire de un grand constructteur qui fabrique des models haut de gamme batteries inamovibles et qui se met à construire un chargeur rapide qui va limiter la durée de vie de la batterie ;c ' est un non sens une allienation ou une affirmation allienée dire ca , j ' ai un smart haut de gamme avec batterie inamovible je me sert du smart régulièrement sans éccés et la charge de la batterie dure 4 jours et demis et il en reste encore plus de 35 pour cent ,je charge avec le chargeur d ' origine 80 minutes pour recharger de 65 pour cent la batterie et la reporter à 100 pour 100 . Je comprend pas pourquoi faire des tests et se servir de l ' appareil à l ' extréme et puis dir : ca ne tien que une journée mais franchement eh ? Pourquoi faire des tests à sens unique , ce n ' est pas une difference mais ie suis informaticien depuis 1987 ,j ' arrive pas à comprendre pourquoi pousser un appareil à bout et puis en critiquer les capacité???? Merci pour votre article perdonnez les fautes de Français mais je suis etranger . Merci BYE bye

  •   25
    Zarev Notek
    • Mod
    30 sept. 2014 Lien du commentaire

    Tout à fait, mais ce n'est pas là que je voulais attirer votre attention mais surtout sur la première phrase: Avant d'allumer le HTC One et de commencer à l'utiliser, il est recommandé de charger la batterie.

  •   25
    Zarev Notek
    • Mod
    28 sept. 2014 Lien du commentaire

    Tiens c'est marrant ça: http://www.htc.com/fr/support/htc-one-m8/howto/479395.html

    HTC recommande de charger complètement la batterie. Ah la la. Quel mic-mac.

  •   25
    Zarev Notek
    • Mod
    28 sept. 2014 Lien du commentaire

    Merci Quentin! Excellent article. Et pourtant en caméra cachée je peux te faire un tour des vendeurs de GSM & smartphone en Belgique et la majorité va te dire de bien décharger la batterie et la charger à fond pendant au moins 3 fois. D'ailleurs, si ça te tente je veux bien le faire ;)

    • Ça ça dépend de la technologie utilisée ! En plus le mythe de l'effet mémoire a la peau dure.

    • Ils n'ont pas forcément tords non plus, quand on parle de chargement de batterie il y a essentiellement deux aspects : l'usure et le calibrage.
      Et il est souvent conseillé de faire des cycles complets de charges/décharges pour bien calibrer l'accu.( et s'ils conseillent au moins 3 fois, je comprends qu'ils ne conseillent donc pas 'tout le temps' :p)

  • Bonjour
    Les problèmes des batteries semblent incompréhensibles, si l'effet mémoire n'existe plus, on peut essayer avec une batterie usagée, environ 18 mois sur un galaxy note 2, de faire 3 cycles complet décharge complète puis recharge à 100%, cela fait durée quelques mois de plus.
    En attendant, la batterie devient vite un consommable et cela coûte cher.

    • C'est intéressant. Le problème, c'est que certains composants semblent s'user relativement rapidement. Quant à l'effet mémoire, honnêtement je ne sais pas si on est concerné avec un smartphone.
      J'ai cru comprendre qu'il fallait des cycles très réguliers, voire identiques pour y être sujet.

  • Mike 10 juil. 2014 Lien du commentaire

    Très complet votre article

  • L'idée est louable mais des ... à peu près, certains fâcheux dans la mesure où la volonté de clarifier aboutit à la confusion.
    Exemple, confondre débit (A) et capacité (Ah) ; c'est comme confondre la contenance du réservoir d'essence en litres et la consommation en litres au 100 km (ou par heure pour les bateaux, ben ouais).

    De même, le couplet sur la charge plus rapide d'une batterie usée est juste sur le fond mais maladroit dans la formulation. Tel que rédigé, une batterie se charge COMPLETEMENT plus vite quand elle est usée, c'est super ! Où est le problème ? Pourquoi ça va plus vite ? Parce que la capacité est réduite et le débit reste le même. Il faut moins de temps pour faire moins à la même vitesse ! Donc le chargeur met moins de temps pour que la batterie "dise" ça ne rentre plus, arrête ! Elle est pleine ? Non, ce qui "survit" est plein. Comme un réservoir de voiture dans lequel un dépot couvre le fonds à chaque "plein", la capacité diminue à chaque remplissage donc le "plein" se fait plus rapidement.

    Attention, aux charges rapides "futures" ! En AUCUN cas avec les batteries ACTUELLES ! La charge rapide, uniquement en dépanage. Rapide = courant fort = échauffement = usure accélérée (pas seulement rapide).
    Un rappel de la loi d'Ohm : la chaleur augmente avec le CARRE du courant ! Grosso modo, 2 fois plus vite (2 x plus d'ampères) = 4 x plus de chaleur (usure). Et de là viennent les combustions de batterie, rien de magique. La mort d'une batterie s'accompagne de la réduction de la résistance interne donc de chaleur accrue (au carré) pour un même chargeur (encore faut-il qu'il ait une limitation de courant sinon lui aussi prend feu).

    Une garantie en durée n'a aucun sens pour une batterie. Ça dépend tu TAUX d'utilisation (différence entre temps, vitesse et distance). Quand un constructeur automobile se "hasarde" à garantir sur une durée en années, il fait un PARI sur le kilométrage annuel donc sur le kilométrage total.

    • Merci de ton retour, je vais eclaircir les points que tu mentionnes. Pour les chargeurs rapides, il semble que l'on se dirige vers cela malgré tout.

      • Mais pas avec les batteries ACTUELLES. Cela fait un paquet de lunes que les chargeurs dits rapides (fort courant) existent et autant de temps qu'on dit qu'il ne faut pas. Maintenant, qu des principes de batteries AUTRES soient à l'étude, sûrement.... OK. Je laisse tomber.

      • Ce que je veux dire, c'est que malgré le fait que ce soit mauvais pour les batteries, il se peut que certains soient commercialisés en tant que chargeurs rapides spécial pour smartphones.

  • Bravo pour cet article (malgré les fautes, en effet). Une remarque: j'ai lu que la charge rapide était néfaste car elle fait plus monter la température, ce qui contribuerait à raccourcir la longévité des batteries. Au moins en NiCd, certains chargeurs offrent un mode lent précisément pour éviter de chauffe les batteries lors de la charge.

    • Désolé les amis, on a corrigé les fautes ! :( Merci de votre retour, en tout cas. :)
      Pour la surchauffe, j'ai à vrai dire entendu cela aussi, mais à propos des batteries pour d'autres appareils, pas les smartphones. C'est intéressant car les chargeurs rapides devraient débarquer d'ici quelques années.

  • Très bon article enrichissant !
    Les batteries Li-ions sont très fiable, mais on est pas à l'abrit des pannes.
    La batterie du Galaxy S3 Mini de ma femme a rendu l'âme au bout de 9 mois, direction SAV, échange contre une batterie toute neuve.
    Pour ce type d'opération c'est très simple de changer la batterie soit même, mais pour les smartphone avec les batterie non amovible c'est autre chose.

    • 9 mois, c'est court. Les garanties pour les batteries, c'est une longue histoire, je vais m'y pencher bientôt, d'ailleurs.

    • Effectivement c'est une des raisons pour lesquelles je n'achète pas d'appareil dont la batterie n'est pas amovible ou pour le moins assez facilement remplaçable. Tous les Samsung Galaxy ont une batterie amovible, celle des XPeria Z1-2 ou du LG G2 sont assez faciles à extraire, celle du HTC M8 est impossible à extraire hors usine sauf si on a des compétences pointues des micros circuits (il faut tout déposer la carte mère, et de nombreux périphériques....). Le principal vendeur de batteries de ma ville a de bonnes statistiques sur la durée de vie des batteries et si en usage normal elle peut être de 4 ou 5 ans, il n'est pas rare qu'elle succombe après 2 ans (10% des cas)... ou avant comme Nhim Kurt.

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