Batteries

« Nous devons nous arrêter à une station de chargement » annonça calmement Lily, alors qu’ils quittaient l’autoroute du soleil pour rejoindre la route européenne E15. Les deux amis quittaient Paris pour Côme, ville natale d’Alessandro Volta, l’inventeur des batteries. 

« Pourquoi tu ne l’as pas dit plus tôt ? » se plaignit Max, en regardant la route déserte devant eux. « Nous sommes passés devant au moins trois stations de chargement en ville ». Lily continua à rouler calmement. « Nous en trouverons bien une en chemin » le rassura-t-elle.

Une demi-heure plus tard, juste après Fontainebleau, ils trouvèrent une station de chargement pour voiture au bord de la route et Lily s’arrêta. Ils sortirent tous deux et insérèrent le chargeur de la voiture dans la prise. « La voiture sera complètement rechargée d’ici quinze minutes » annonça Lily. « Quoi ? A la maison nous avons un mode rapide, c’est chargé en deux fois moins de temps » dit Max. « Pourquoi es-tu si pressé ? » demanda Lily. « Allons nous promener, la nature est magnifique par ici, nous sommes tout près d’une forêt. »

Max refusa la proposition, souhaitant lui aussi charger son ordinateur portable quelque part. Lily lui dit qu’une station de chargement pour véhicule électrique ne convenait pas au chargement d’autres appareils. Max répliqua que le principe était le même.

Toutes les batteries fonctionnent de la même manière : elles convertissent l’énergie chimique qu’elles emmagasinent en énergie électrique.  

Elles ont toutes deux plaques, une positive et une négative, appelées « électrodes » et qui sont faites de matériaux spéciaux. Elles sont séparées par un autre matériau : l’électrolyte. Les électrolytes ont une faculté particulière : ils contiennent une grande quantité de charges qui peuvent se déplacer en leur sein. A cause de la réaction chimique qui se produit, les charges positives se dirigent vers une électrode et les négatives vers une autre. Cela signifie qu’il y a un courant dirigé de charges électriques au cœur même de la batterie. Le courant électrique qui donne de la puissance à un appareil, par exemple un ordinateur, est la continuité de ce courant en dehors de la batterie, qui passe à travers un câble.

La batterie fatigue quand toutes les charges de l’électrolyte ont atteint leur destination sur les électrodes. Toute son énergie chimique disponible est alors consommée.

Quand elle charge, une batterie prend l’énergie électrique de la prise pour la convertir en énergie chimique. Les charges qui entrent dans l’électrolyte se déplacent alors dans des directions opposées et l’énergie électrique est consommée pour créer une nouvelle énergie chimique.

En fonction des propriétés des matériaux dont elles sont faites, les capacités énergétiques des batteries sont différentes, et ceci par ce que certains matériaux peuvent emmagasiner plus d’énergie chimique que d’autres. L’élément qui a le plus été utilisé pour transporter et conserver des charges électriques dans les batteries est le lithium. Mais le lithium n’est pas un matériau courant. Les matériaux dits « avancés » ont réduit le temps de chargement et ont remplacé les matériaux rares tels que le lithium ou très toxiques, tels que le cadmium, le plomb ou le mercure. Les nouvelles batteries ont des électrodes faites de nanomatériaux à base de carbone, tels que les nanotubes de carbone et ne craignent aucune fuite car des polymères conducteurs ont remplacé toutes leurs parties liquides. 

« Tout ceci est bien beau » commença Lily « mais qu’est ce qui t’amène à la conclusion que tu peux charger ton ordinateur portable ici ? »

«  Même processus, mêmes matériaux, pourquoi pas ? » insista Max, observant discrètement qu’il ne restait plus que 5 minutes jusqu’au  chargement complet de la voiture.

« Parce que ce chargeur grillerait ton ordinateur, voilà pourquoi ! Cette source est trop forte. Le voltage est bien trop élevé ! »

“C’est quoi le voltage ?” demanda Max innocemment.

Lily interloquée, se demanda s’il se moquait d’elle mais décida finalement de répondre « En fait, c’est la tendance qu’ont les charges électriques à se déplacer entre deux points. Entre les deux électrodes dont on vient de parler. Si on comparait le courant électrique à de l’eau descendant une rivière, le voltage serait la différence de hauteur entre 2 points. Il influence le courant dans une certaine direction, de la même manière que des chutes d’eau. La différence de hauteur nécessaire pour charger ton ordinateur est de 220 volts. Alors que la différence de hauteur qui est en train de charger notre voiture est de plus de 500 volts. Ca détruirait ton ordinateur, il ne peut pas supporter une telle puissance. »

« Oh, c’est donc grâce à ce haut voltage que notre voiture est déjà chargée ? » demanda Max avec un sourire narquois.

Soudain Lily comprit qu’il l’avait taquinée tout ce temps pour éviter la balade en forêt. Elle commença à marcher en direction des bois, alors que Max lui criait « Attends ! La batterie de la voiture est complètement chargée ! Reviens ! On pourra aller se balader à la prochaine station de chargement… dans 800 kilomètres ! »