“Les accus, quelle énergie !” est un article tiré du Magazine Oneshot #6 dans la section : Les Basiques.
Par Julien Delhome.
Qu’est-ce qu’un accu ?
Avant d’aborder l’histoire de nos accumulateurs, il faut différencier ce dernier de la pile, même si certains ont une esthétique ressemblante et qu’ils remplissent le même rôle : fournir de l’énergie.
La pile (ce nom lui vient de l’empilement interne de ses composants) est un objet capable de transformer une énergie chimique en énergie électrique. Techniquement, cette conversion repose sur une réaction d’oxydoréduction (transfert d’un ou de plusieurs électrons entre un réactif oxydant et un réactif réducteur).
L’accumulateur est un système capable de produire de l’énergie électrique à partir d’un autre type d’énergie (électrostatique, électrochimique, etc.). Il peut également stocker de l’énergie pour pouvoir la restituer plus tard.
À la différence de la pile donc, l’accumulateur peut être rechargé.
Le terme « pile rechargeable », comme on le voit souvent, est un abus de langage, car les piles dites « rechargeables » sont en fait des batteries de faible puissance adaptées aux mêmes usages que les piles.
Histoire
Plusieurs scientifiques sont à l’origine de l’accumulateur que nous connaissons aujourd’hui. En 1789, le médecin Luigi Galvani découvre le phénomène électrochimique. Pour lui, la contraction musculaire de la grenouille au contact de deux métaux différents implique que de l’électricité est présente dans l’organisme de l’animal. Contestant cette hypothèse, Alessandro Volta pense que ce sont les deux métaux différents qui génèrent de l’électricité lorsqu’ils sont au contact d’un conducteur humide. Les suites de ses recherches l’amèneront à l’invention de la première pile électrique en 1 800. Johann Wilhelm Ritter, travaille sur le premier accumulateur, la pile de Ritter, un empilement de disques de cuivre et de disques de carton imprégnés de chlorure de sodium en 1 802. Le scientifique français Gaston Planté a conçu en 1 859 l’accumulateur au plomb/acide, la première batterie électrique rechargeable. Depuis lors, de nombreuses innovations et choix dans les matériaux utilisés ont amélioré le rendement de l’accu pour nous amener aux accumulateurs que nous connaissons aujourd’hui.
Les accus actuels
Il existe différentes sortes d’accumulateurs : Au plomb avec de l’électrolyte acide ou gélifié, comme nos batteries de voiture par exemple. Au Cadmium-Nickel (CD-NI), Nickel-Hydrure-Métal (NI-MHI), Nickel-Ion (N-I), Lithium-Ion (Li-Ion) dans des dimensions proches des piles que nous connaissons.
Dans le domaine de la cigarette électronique qui nous intéresse, il existe 2 grandes familles d’accumulateurs, la batterie intégrée que l’on ne peut pas changer et l’accu amovible que l’on peut changer et recharger dans un chargeur dédié par exemple.
La batterie intégrée
L’accumulateur intégré présente divers avantages. En premier lieu la simplicité d’utilisation puisqu’il suffit, comme avec votre téléphone, de le charger avec un câble, généralement USB. Il n’y a pas de manipulation de la batterie ni de chargeur externe à acheter. Enfin, l’intégration de l’accumulateur permet le plus souvent un gain de place réduisant ainsi le format de l’appareil.
Le gros inconvénient de l’intégration est l’obsolescence de l’appareil puisqu’il faudra changer tout l’appareil lorsque la batterie aura rendu l’âme.
L’accumulateur amovible
L’accu amovible propose plusieurs avantages. Premièrement, le fait de pouvoir changer seulement l’accu et plus l’appareil lorsque celui-ci est en fin de vie. Suivant l’utilisation et la qualité du rechargement, cela peut varier entre 300 et 500 cycles, c’est-à-dire entre 1 et 3 ans en moyenne.
Deuxième avantage, le fait de pouvoir choisir son accu pour sa capacité (exprimée en milli/Ampère/heure, c’est son autonomie) ou pour son courant de décharge (exprimé en Ampère, c’est le courant maximal que l’accu peut délivrer). Suivant votre façon de vapoter (à haute ou basse résistance) cela peut être important.
Troisième avantage : avoir un accu de rechange sur vous et donc, pouvoir « recharger instantanément » votre cigarette électronique en cas de panne de batterie.
Quels sont les accumulateurs amovibles utilisés généralement dans nos cigarettes électroniques ?
La grande majorité des accus ne sont pas fabriqués spécifiquement pour la vape, il convient donc de choisir ceux qui correspondent le mieux aux usages d’une cigarette électronique. Les accus Li-Ion, avec une tension autour de 3.7 V sont les plus adaptés dans ce domaine. Vous trouverez des batteries IMR, INR… Le I correspondant à Lithium, le R à la forme de la batterie (round) et la lettre entre les 2 au composant utilisé : M pour le manganèse, N pour le nickel…
Leur taille varie aussi, la plus commune est la 18650, mais il existe aussi des plus petites ou des plus grosses comme les 21700 ou 26650. Ce nombre obscur devient limpide quand on sait que les 2 premiers chiffres correspondent au diamètre en millimètre et les 3 derniers à la longueur, toujours en millimètre.
Les accus de demain
Avec l’utilisation de plus en plus intensive de matériels mobiles et l’arrivée de la voiture électrique, les recherches vont bon train dans le domaine des accumulateurs. Différentes technologies commencent à apparaître, sont sur le point de naître ou sont en cours d’études. Voici les plus prometteuses.
La batterie lithium-soufre
Cela fait plusieurs années que les chercheurs travaillent sur les accumulateurs au lithium-soufre. Cette technologie serait jusqu’à 6 fois plus performante que les batteries actuelles, moins chère, plus écologique et plus simple à fabriquer.
Toutefois, il existe deux problèmes majeurs :
- La durée de vie plus courte due à l’électrode au soufre qui se détériore trop vite.
- La cristallisation formée par les anodes au lithium métal qui peut provoquer un court-circuit en perçant la barrière entre les pôles positif et négatif.
Des recherches actuelles ont permis de modifier les liaisons entre les particules constituant la cathode de soufre pour mieux gérer les charges et améliorer sa résistance. Un brevet a été déposé et les tests sont en cours.
Il ne reste plus que le problème de dendrites (cristallisation) à résoudre pour avoir un accumulateur qui nous ferait un peu oublier nos chargeurs. Des études sont réalisées autour de nouvelles recettes d’électrolytes pour éliminer la croissance de ces dendrites.
Le graphène
L’idée de batteries au graphène existe depuis plus de 15 ans. Aujourd’hui de grandes sociétés comme Samsung ou Huawei sont très impliquées dans son développement. À juste titre, puisque cet accumulateur aurait une charge rapide, une durée de vie 3 fois supérieure et une sécurité accrue. Par exemple, une cellule de 3 000 mAh utilisant cette technologie se chargerait de 0 à 100 % en 20 minutes.
Les batteries à l’état solide
Déjà présente dans les pacemakers depuis les années 1970, cette technologie comporte de nombreux atouts par rapport aux batteries au lithium dont l’électrolyte est liquide et donc potentiellement inflammable. En outre, les batteries solides possèdent des anodes qui peuvent être fabriquées en lithium métal et non en graphite ce qui permet d’emmagasiner jusqu’à 60 % d’énergie en plus. Cela permettrait d’avoir des accus de taille plus réduite à capacité équivalente ou bien d’augmenter la capacité pour un même volume.
Une batterie solide est un type d’accumulateur dont l’électrolyte, placé entre l’anode et la cathode, est solide, sous forme d’une plaque de verre ou de gel. Cela devrait permettre de se passer de métaux coûteux comme le cobalt dont l’approvisionnement se fait dans des conditions éthiques, sanitaires et écologiques critiquables. Plusieurs prototypes sont déjà mis au point, notamment par Hydro-Quebec, Panasonic, Samsung… Ce dernier a d’ailleurs réglé le problème de la formation de dendrites sur l’anode lors des opérations de recharge avec un nanomatériau composé d’argent et de carbone.
Quel avenir dans la vape ?
La question qui se pose est de savoir si ces nouvelles technologies seront adaptées à nos cigarettes électroniques. Il y a fort à parier que des modèles plus performants seront dans un avenir proche, compatibles avec nos ecigs et que l’on pourra profiter dès lors d’une autonomie bien plus importante, d’une recharge ultrarapide ou voir apparaître des appareils au format plus réduit et plus léger. Pour l’instant nos 18650 et plus récemment les 21700 sont encore reines pour quelques années, mais le temps de leur règne est compté. Si vous recherchez des informations sur les accus actuels dédiés à la vape, notre site oneshotmedia.fr saura répondre à toutes vos attentes : choix des meilleurs accus, sécurité et utilisation… N’hésitez pas à le consulter !
