Un téléphone portable qui s’éteint sans prévenir, ou alors une panne de voiture ? Oui, cela peut être dû à de basses températures. Mais pourquoi les batteries se déchargent-elles plus vite dans ces conditions ?
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[EN VIDÉO] De Volta au graphène : l’évolution des batteries Le type de batterie le plus courant est la batterie lithium-ion. Plusieurs technologies sont sur...
Il y a deux éléments principaux à connaître dans une batterie : les électrodesélectrodes et l'électrolyte. Les électrodes, ce sont l'anodeanode, ou pôle négatif, et la cathodecathode, ou pôle positif, entre lesquelles circulent les électronsélectrons. Le passage des électrons d'un pôle vers l'autre fournit l'énergieénergie nécessaire au fonctionnement d'un appareil, ou à son rechargement -- nous verrons dans un instant que leur sens de circulation a une importance.
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Mais, pour circuler, les électrons ont besoin d'un milieu dans lequel évoluer. Ainsi, entre la cathode et l'anode, se trouve un liquideliquide dit « conducteur » baptisé électrolyte. Les ionsions qui composent cet électrolyte sont en mouvementmouvement, et c'est cette mobilité qui génère du courant en faisant circuler les électrons. Cet ensemble d'électrodes et électrolyte forme ce qui s'appelle une cellule qui permet ainsi de générer de l'énergie.
Une batterie est composée de milliers de cellules qui travaillent ensemble. Ainsi, lorsque l'on utilise notre téléphone portable par exemple, le circuit électrique est dans un état dit « fermé ». Cela signifie que l'anode perd des électrons et que la cathode va les récupérer. Autrement dit, c'est le phénomène qui permet de créer l’électricité suffisante pour que vous puissiez utiliser votre smartphone toute la journée. À l'inverse, lorsque l'on recharge la batterie, le processus chimique qui s'opère est inversé : cette fois, le circuit électrique est ouvert, et les électrons partent alors dans la direction opposée.
Les batteries face à des température hivernales
Toutes les réactions chimiquesréactions chimiques qui conduisent au bon fonctionnement d'une batterie ne sont pas forcément adaptées à des climatsclimats extrêmes. Sous de basses températures, une batterie produira beaucoup moins de courant. Et pour cause, les réactions chimiques se font plus lentement. L'électrolyte perd de sa capacité de conductivitéconductivité. Il est plus visqueux, et sa tension augmente, donc le mouvement des électrons, d'une électrode à l'autre, est plus compliqué, et donc fortement ralenti. Dans ce contexte, l'énergie consommée va majoritairement générer assez de chaleurchaleur pour simplement faire fonctionner la batterie qui se décharge donc bien plus vite. C'est pour cette raison qu'il est préférable de ranger son téléphone dans une poche intérieure par grand froid d'hiverhiver.
Si ça ne vous est pas possible, sachez qu'il existe aussi des batteries, dites de « basses températures », qui vont résister à ces conditions. Ces batteries fonctionnent grâce à une modification faite sur une des électrodes. L'anode dans les batteries d'un téléphone lambda est en graphitegraphite, un matériaumatériau qui a tendance à être moins performant en hiver. Pour faire face à ce problème, des chercheurs ont réussi à mettre au point une batterie avec une nouvelle anode en carbonecarbone dit « non-graphitisable ». Le principe reste le même, mais ce nouveau matériau permet les transferts d'électrons sous -40 °C.
Cela dit, cette technologie est valable pour les téléphones portables mais, pour les voitures, c'est plus compliqué. Pour l'instant, la parade trouvée par certains pays vivant des épisodes de grands froids, ce serait de brancher les voituresvoitures sur des arrivées d'électricité dans les parkings pour maintenir le moteur, l'huile et la batterie au chaud.
