Il y a certaines mises à jour que l’on commence vraiment à apprécier seulement après les avoir utilisées pendant un certain temps. Un écran plus lumineux, c’est bien, un chargement plus rapide aussi, mais une batterie qui ne tient pas tout à fait la charge reste frustrante. Il ne reste plus que 18 % alors que tu dois attraper le train, que tes écouteurs sont déjà allumés, que ton GPS tourne et que tu veux encore prendre rapidement une photo en chemin ? Dans un moment pareil, ton téléphone se transforme spontanément en une sorte de baromètre de stress. L’arrivée de la batterie dite « silicium-carbone » est donc une véritable aubaine. On la retrouve surtout chez les marques chinoises qui se vantent soudainement d’une capacité de batterie absurde : 6 000 mAh, 7 000 mAh et même plus, sans que les smartphones ne paraissent plus épais. Il ne s’agit pas d’un stratagème marketing consistant à compter les chiffres différemment, mais bien d’une véritable révolution chimique.
Qu’est-ce que le silicium-carbone exactement ?
Commençons par examiner ce schéma technique très intéressant, mais aussi un peu compliqué pour un profane. En substance, il s’agit toujours de batteries lithium-ion, mais avec une petite différence au niveau de l’anode. Pour comprendre pourquoi cela est intéressant, revenons d’abord aux bases. Dans une batterie lithium-ion classique, les ions lithium se déplacent entre deux pôles : une cathode positive et une anode négative, avec un électrolyte entre les deux qui permet aux ions de circuler pendant la charge et la décharge. Dans les smartphones, cette anode est traditionnellement en graphite. Le graphite est fiable, relativement bon marché et extrêmement facile à produire à grande échelle. Mais le graphite a aussi une limite. Il a en effet une capacité intrinsèque limitée en termes de quantité de lithium qu’il peut stocker. Le graphite a besoin de six atomes de carbone pour stocker un ion lithium. Le silicium, en revanche, peut en théorie lier jusqu’à quatre ions lithium à un seul atome de silicium. Sur le papier, le silicium peut donc offrir une capacité bien supérieure, mais c’est plus facile à dire qu’à faire. Le silicium gonfle lorsqu’il absorbe le lithium, et pas qu’un peu. Il s’agit d’une augmentation de volume d’environ 300 %. Si l’on utilisait du silicium pur comme anode, on obtiendrait une batterie qui se désagrégerait littéralement. La structure interne serait alors endommagée et le matériau se pulvériserait au fil des cycles. La solution réside donc dans la deuxième partie du nom : le carbone. Au lieu d’un seul bloc massif de silicium, les fabricants utilisent un composite : des nanoparticules de silicium intégrées dans une matrice de carbone. On peut le considérer comme une armature solide et conductrice qui laisse au silicium la place de se dilater, sans pour autant tout détruire d’un coup. De plus, tout n’est pas toujours aussi tranché. Certains fabricants continuent d’utiliser en partie du graphite dans l’anode, mais y mélangent du silicium-carbone afin d’atteindre tout de même cette densité énergétique supplémentaire.
Les batteries au silicium-carbone sont particulièrement précieuses pour les téléphones pliables et ultra-minces.
Une grande nouvelle pour les smartphones
Le mot-clé a été prononcé : densité énergétique, c’est-à-dire plus d’énergie dans un même espace. Le silicium-carbone offrirait, à volume égal, une capacité supérieure de 20 à 50 % à celle des batteries lithium-ion traditionnelles. Une batterie classique de 5 000 mAh peut ainsi passer soudainement à 6 000 mAh tout en conservant le même format, ou bien on peut affiner la batterie sans perdre en capacité, ce qui vaut son pesant d’or, surtout pour les smartphones pliables et ultra-minces. Cette théorie se concrétise d’ailleurs déjà depuis un certain temps. Les téléphones équipés de batteries silicium-carbone dépassent souvent légèrement les 6 000 mAh, tandis que les appareils dotés d’une batterie classique restent autour des 5 000 mAh. Soit une différence d’environ 20 %, et même si cela peut sembler peu sur le papier, cela peut faire toute la différence dans la pratique : soit commencer à stresser dès 16 h, soit continuer tranquillement sans avoir à s’inquiéter que votre téléphone s’éteigne à tout moment.
Il faut toutefois noter qu’une batterie plus grande ne rend pas automatiquement votre téléphone plus efficace. La consommation d’énergie reste à peu près la même, qu’il s’agisse d’une batterie traditionnelle ou d’une batterie au silicium-carbone. Le moteur ne devient donc pas soudainement plus économe ; vous y gagnez surtout parce que vous disposez de plus de carburant à bord. Alors que les fabricants continuent d’intégrer des écrans toujours plus lumineux, de meilleurs appareils photo et davantage de tâches en arrière-plan dans un châssis fin, une capacité de batterie supplémentaire reste tout simplement le moyen le plus direct de gagner un peu de marge de manœuvre. Outre une meilleure densité énergétique, le silicium-carbone offre un deuxième avantage majeur : une recharge plus rapide et une meilleure gestion de la chaleur. En théorie, le lithium se déplace plus facilement dans le silicium que dans le graphite, et cette structure en carbone facilite la conduction. Cela se traduit par de meilleures propriétés thermiques et des capacités de charge plus élevées. Dans la pratique, on constate que les appareils équipés d’une batterie silicium-carbone prennent souvent en charge la recharge rapide, même si les fabricants semblent encore chercher le juste équilibre. Pour l’instant, la limite semble se situer à une recharge rapide de 100 W maximum, ce qui reste nettement plus rapide que les 45 W auxquels se limitent les grands acteurs comme Samsung et Apple.
Le OnePlus 15 est équipé d’une batterie au silicium-carbone d’une capacité de pas moins de 7 300 mAh.
Le revers de la médaille
Le silicium-carbone semble donc être la solution idéale pour augmenter la capacité des batteries, mais si c’est le cas, pourquoi n’est-il pas encore utilisé partout ? C’est simple : parce qu’il présente également des inconvénients. Pour commencer, le problème de la dilatation n’est pas résolu. La matrice de carbone dont nous avons parlé précédemment atténue certes le problème, mais ne le fait pas disparaître complètement. Les anodes en silicium-carbone gonflent toujours plus que celles en graphite, ce qui génère une contrainte mécanique supplémentaire dans la cellule. Dans le meilleur des cas, la batterie silicium-carbone se dégrade simplement un peu plus vite, ce qui fait qu’au bout de quelques années, vous remarquerez que le niveau de la batterie commence à baisser plus rapidement que d’habitude. Au final, ces batteries auraient donc une durée de vie inférieure à celle des batteries lithium-ion traditionnelles, tout simplement parce qu’elles se dégradent plus vite.
Dans la pratique, il faut toutefois nuancer ce constat. En effet, comme le silicium-carbone permet d’obtenir une plus grande capacité pour un même volume, vous devez de toute façon recharger la batterie moins souvent, ce qui vous permet de l’utiliser plus longtemps en toute tranquillité. Si, par exemple, 7 000 mAh vous permettent de tenir deux jours, vous effectuez moins de cycles complets qu’une personne qui doit recharger chaque soir un appareil plus petit à 100 %. Tout dépend donc de la façon dont on voit les choses et dont on les gère. Même si le score de cycles pur est plus faible, cela peut s’avérer moins grave dans la pratique, car il suffit simplement de recharger moins souvent. Le revers de la médaille, c’est le coût et la complexité du processus de production, auxquels s’ajoute une efficacité initiale un peu plus faible, car une partie du lithium reste bloquée lors des premiers cycles à cause d’effets secondaires chimiques. Ce ne sont pas des facteurs négligeables qui entrent en ligne de compte pour déterminer dans quelle mesure une production à grande échelle est réalisable. De plus, cette nouvelle technologie est peut-être moins prévisible que la chimie traditionnelle des batteries sur laquelle l’industrie s’appuie depuis des décennies, ce qui comporte également des risques.
L’iPhone Air est ultrafin, mais en l’absence de batterie au silicium-carbone, il faut se contenter d’une capacité d’un peu plus de 3 000 mAh.
Samsung et Apple restent sur la touche
Même si le silicium-carbone présente donc certainement quelques inconvénients, ceux-ci semblent toutefois être éclipsés par ses avantages. On peut donc se demander pourquoi de grands acteurs comme Samsung et Apple n’ont pas encore intégré ces batteries dans leurs téléphones. Cela semble surtout tenir au fait qu’il s’agit justement de grands acteurs. Les inconvénients du silicium-carbone touchent en effet trois points sur lesquels ces entreprises sont très attentives : le risque, la réputation et l’échelle. Comme indiqué, le silicium continue de se dilater davantage que le graphite et, pour un fabricant qui vend des centaines de millions d’appareils chaque année, tout risque supplémentaire de gonflement ou de dégradation est une bombe potentielle en termes de relations publiques. Une seule gamme de produits qui pose problème et vous vous retrouvez avec des rappels, des complications logistiques, des questions d’assurance et, surtout, un public qui continuera pendant des années à se demander si les batteries sont vraiment sûres. De plus, la durée de vie en tant que promesse de marque joue également un rôle. Les grandes marques haut de gamme vendent, en plus de leur appareil, l’espoir qu’il durera des années, avec des mises à jour logicielles à long terme et une valeur de revente élevée. Si, dans la pratique, le silicium-carbone se dégrade un peu trop vite ou de manière trop aléatoire, cela sape cette promesse et, en tant qu’entreprise, vous perdez tout simplement le type d’utilisateur prêt à payer plus pour la qualité.
Enfin, il y a la réalité de l’échelle à laquelle les grandes entreprises produisent. La chaîne d’approvisionnement autour du silicium-carbone commence en fait tout juste à mûrir et doit vraiment atteindre sa vitesse de croisière pour que les grands acteurs puissent s’y mettre. C’est un processus que l’on voit se répéter sans cesse. Un petit fabricant qui ne produit que quelques millions d’appareils peut se permettre d’expérimenter, de rejeter les lots défectueux et de s’adapter rapidement avec de nouvelles itérations, mais pour un Galaxy ou un iPhone, il faut des centaines de millions de batteries identiques, année après année, avec le même niveau de qualité et la même prévisibilité dans la production. C’est un défi logistique et industriel qui, pour des entreprises comme Samsung et Apple, ne vaut tout simplement pas la peine de prendre le risque de s’y lancer dès maintenant.
Les soucis liés à votre batterie appartiendront-ils bientôt au passé ?
Le silicium-carbone aujourd’hui et demain
Si l’on se concentre principalement sur la capacité, le silicium-carbone est bien sûr très séduisant aujourd’hui. Il suffit d’acheter un téléphone avec une batterie de 7 500 mAh, et le tour est joué. Dans la réalité, les choses sont souvent un peu plus nuancées et subtiles, mais tout de même bien tangibles. Les batteries plus puissantes résolvent tout simplement les petits désagréments. Vous n’avez plus besoin de recharger votre téléphone au bureau, vous pouvez regarder des vidéos une heure de plus le soir et vous osez partir spontanément en excursion d’une journée sans avoir à emporter (par mesure de sécurité) une batterie externe. En même temps, pour l’instant, c’est encore un peu de l’avant-garde que vous faites entrer chez vous. La technologie évolue certes rapidement, mais elle est surtout portée par des marques plus enclines à expérimenter et qui aiment construire un récit autour de spécifications remarquables. On pense notamment à des noms comme OnePlus, OPPO et Xiaomi, tandis que les plus grands fabricants attendent que les défauts de jeunesse soient éliminés et que la chaîne de production soit capable de fonctionner selon leurs exigences.
Même s’il existe déjà des alternatives au silicium-carbone, cette technologie semble être la piste la plus prometteuse pour augmenter la capacité des batteries tout en conservant le même format, en particulier pour les smartphones et autres appareils portables. La question est surtout de savoir quand cet avantage pratique deviendra la norme dans l’industrie. Si la production devient moins coûteuse, si l’approvisionnement à grande échelle est possible et si la dégradation reste maîtrisée dans la pratique, il deviendra de plus en plus difficile pour les grandes marques de ne pas suivre le mouvement. D’ici là, nous resterons dans la phase actuelle, certes intéressante, d’une technologie qui apporte déjà des avantages concrets au quotidien, mais qui soulève encore suffisamment de questions pour que les acteurs les plus conservateurs de l’industrie restent sur leurs positions.
