Les technologies clés

* Technologies de l'information et de la communication

Batteries pour équipements électroniques portables

Fiche Technologie-clé n : 39

VERSION 3

Présentation de la technologie

[100tc]Définition

Les batteries sont des générateurs électrochimiques rechargeables, dits systèmes secondaires par opposition aux piles (ou systèmes primaires), dont l'utilisation est unique.

[100tc]Techniques mises en oeuvre

Parmi les couples électrochimiques employés pour la mise au point de batteries, trois filières prédominent actuellement. Les systèmes au Nickel-Cadmium ont pendant plusieurs années constitué les générateurs les plus efficaces, mais la toxicité du Cadmium a conduit à l'adoption des systèmes Nickel-Metal Hydrure. Au-delà de tels avantages environnementaux, ces derniers disposent d'une densité d'énergie plus élevée permettant de disposer de performances nettement meilleures. La troisième grande filière est constituée par les systèmes au Lithium. Au sein de cette dernière filière en pleine émergence, plusieurs couples électrochimiques ont été développés. Cependant la solution la plus prometteuse est le Lithium-ion, qui est un accumulateur à électrolyte solide polymère mis au point par un chercheur du CNRS Michel Armand. Ses performances sont très nettement supérieures à celles des 2 autres filières. Ainsi, pour un volume donné, le Lithium-ion dispose d'une densité d'énergie 2,2 fois plus importante que celle des systèmes Nickel-Cadmium, et 1,22 fois meilleure que celle des Nickel-Metal Hydrure. Il faut enfin signaler l'existence des batteries au plomb de moins de 5 kilogrammes, dite "plomb portable". Si la puissance et la durée de vie de ces systèmes est inférieure à celle des autres, ceci est compensé par un coût moins élevé.

Objectifs de la technologie

[100tc]Contexte concurrentiel et économique

Au cours de la dernière décennie, le développement considérable d'équipements électroniques de dimension et de poids réduits a suscité une nouvelle demande en générateurs d'énergie à haute densité. Les exigences des consommateurs s'orientent principalement vers les systèmes rechargeables.

[100tc]Fonctions remplies :

Alimenter en énergie les matériels et équipements électroniques portables destinés à fonctionner partiellement ou totalement en déconnexion du réseau électrique.

Environnement technologique

[100tc]Technologies concurrentes :

Sur le segment des équipements électroniques portables, la technologie directement concurrente aux batteries est constituée par les systèmes non rechargeables, ou piles, dont le coût à l'achat est généralement plus faible, même si le coût d'usage peut se révéler plus élevé.

[100tc]Evolutions technologiques :

Chacune des trois grandes filières, Nickel-Cadmium, Nickel-Métal Hydrure, Lithium, connaît ses propres évolutions afin d'en accroître les performances. Toutefois, une des évolutions majeures que devrait connaître les batteries dans les prochaines années a pour but de les rendre "intelligentes". Le concept consiste à équiper les batteries classiques d'un processeur, qui a pour fonction de relever la tension de sortie, l'intensité du courant délivré à un instant donné, la température, et à l'aide de formules statistiques et d'informations concernant la batterie, de prédire son autonomie. A partir de ces données, le processeur sera également capable de déterminer le temps de charge optimal pour regonfler cette batterie à bloc à un instant donné. Le transfert d'informations se fait grâce au SMBus (System Management Bus), une architecture de communication simple à deux canaux reliant la batterie au notebook et au chargeur, et sur lequel circuleraient ces données de type SBD (Smart Battery Data).

[100tc]Programmes de recherche :

Les efforts de R&D sont particulièrement intenses dans le monde, depuis

ceux conduits par des constructeurs de matériels électroniques portables cherchant à développer des systèmes "propriétaires" avec leur propre solution de gestion de l'énergie, jusqu'aux grands programmes nationaux. A titre d'exemple, l'étude des batteries occupe une place importante dans les programmes japonais New Sunshine, ou coréens HAN.

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