Les fabricants de smartphones, parmi lesquels Huawei, Xiaomi et Honor, se tournent vers les batteries au silicium-carbone pour accroître la densité énergétique et offrir des capacités supérieures dans des appareils relativement fins. Cette évolution pourrait déplacer une partie de la concurrence, de la vitesse des processeurs et de la définition des appareils photo vers l’efficacité de la batterie et sa capacité à répondre à un usage intensif.
Davantage d’énergie dans un espace plus réduit
Cette technologie arrive à un moment où le graphite, utilisé dans l’électrode négative des batteries lithium-ion classiques, approche de ses limites théoriques en matière de stockage des ions lithium. Selon le département américain de l’Énergie, le silicium peut théoriquement accueillir une quantité de lithium allant jusqu’à environ dix fois celle que peut contenir le graphite.
Mais l’utilisation du silicium seul se heurte à un obstacle majeur : ses particules se dilatent fortement au cours des processus de recharge et de décharge, ce qui peut provoquer des fissures à l’intérieur de la batterie et réduire sa durée de vie. Pour y remédier, les batteries au silicium-carbone associent des composés de silicium à une structure carbonée qui contribue à contenir la dilatation et à limiter les dommages causés par les cycles de recharge répétés.
Ces batteries remplacent une partie du graphite de l’électrode négative par des composés contenant du silicium, ce qui permet de stocker davantage d’énergie dans un espace plus réduit. Cela peut permettre d’augmenter la capacité de la batterie sans ajouter de manière notable à l’épaisseur ou au poids du téléphone, ou d’exploiter l’espace disponible pour intégrer des systèmes de refroidissement plus avancés et des appareils photo plus grands.
Des capacités supérieures à 6 000 milliampères-heures
La capacité des batteries de certains smartphones récents a atteint plus de 5 000 milliampères-heures et dépassé, pour certains modèles, 6 000 milliampères-heures, tout en conservant un design relativement fin, ce qui était plus difficile à réaliser avec les batteries classiques.
Huawei a été l’une des premières entreprises à adopter les batteries au silicium-carbone dans certains appareils de ses séries Mate et P. D’autres entreprises chinoises, parmi lesquelles Xiaomi et Honor, ont également développé des solutions similaires afin de tirer parti de cette technologie sur le marché des smartphones haut de gamme.
Les capacités plus importantes prennent davantage d’importance avec l’essor de l’utilisation des applications d’intelligence artificielle, des jeux et du streaming en haute définition, ainsi qu’avec les écrans OLED à taux de rafraîchissement élevé et les processeurs plus puissants, autant de caractéristiques qui augmentent la consommation d’énergie. Les propriétés du silicium pourraient également contribuer à améliorer la vitesse de recharge, en accroissant la capacité à recevoir les ions lithium lorsqu’elles sont associées à des systèmes modernes de gestion de l’énergie.
Les obstacles liés à la stabilité et au coût
Malgré ces avantages, les batteries au silicium-carbone ne sont pas devenues un substitut complet aux batteries lithium-ion classiques. Parmi les principaux défis figurent la garantie de la stabilité du silicium sur des milliers de cycles de recharge, ainsi que la complexité des processus de production et la nécessité de recourir à des matériaux avancés, ce qui pourrait accroître les coûts.
Des rapports d’institutions de recherche, parmi lesquelles l’Agence internationale de l’énergie, indiquent que l’adoption commerciale à grande échelle des technologies de stockage de l’énergie dépend de l’amélioration des matériaux et de la réduction des coûts de fabrication. Les batteries au silicium-carbone pourraient constituer une étape de transition avant des technologies plus avancées, comme les batteries à l’état solide, qui sont toujours en cours de développement.
Alors que les besoins énergétiques des téléphones continuent d’augmenter, cette technologie pourrait progressivement s’étendre de certains appareils haut de gamme à un éventail plus large de produits portables, si les entreprises parviennent à améliorer la durabilité des performances et à réduire les coûts de production.
