Pourquoi les batteries meurent-elles ? Et, pourquoi ne peuvent-ils être rechargés qu'un certain nombre de fois avant de ne pas contenir une quantité de charge utile ? Mon jeune fils m'a posé des questions il y a des années lorsque sa petite voiture à piles s'est arrêtée de bouger, s'interrogeant sur ce qu'il a appelé une "batterie éternelle". Et cette même question a probablement traversé l'esprit de chaque utilisateur de téléphone portable essayant d'envoyer un dernier texte avant que l'écran ne clignote.

Recherche, comme le mien, continue dans le monde entier à fabriquer des batteries qui se chargent plus rapidement, dure plus longtemps, et peut être rechargé et déchargé beaucoup plus de fois qu'aujourd'hui. Mais autant que toi et moi voudrions, il est impossible de faire une batterie vraiment éternelle. J'enseigne la thermodynamique depuis plus de 30 ans. Jusque là, rien ne suggère que nous pouvons briser les lois fondamentales de la science pour obtenir cette batterie insaisissable.

Les scientifiques et les ingénieurs en charge des batteries appellent le problème principal « l'évanouissement de la capacité ». Les gens ordinaires se posent des questions comme « Pourquoi ma batterie ne tient-elle pas la charge ? » et des plaintes comme "Je viens de recharger ce truc et c'est déjà reparti !"

C'est le résultat de la deuxième loi de la thermodynamique, qui stipule que chaque fois qu'un processus réel se produit, cela crée une certaine quantité d'énergie gaspillée en cours de route qui ne peut jamais être récupérée. Chaque fois qu'une batterie est chargée ou déchargée, il y a un peu d'énergie gaspillée – un peu de capacité gaspillée dans la batterie qui ne peut pas être récupérée.

Pour imaginer comment cela fonctionne, pensez à l'utilisation de la batterie comme transférer de l'eau entre deux tasses. Utiliser une batterie, c'est comme vider l'eau d'une tasse dans l'autre, et charger la batterie consiste à verser l'eau dans la première tasse. Même si tu le fais une ou deux fois sans renverser une goutte, il en reste toujours un tout petit peu dans chaque tasse que vous ne pouvez pas verser.

Imaginez maintenant faire des allers-retours des centaines voire des milliers de fois sur une période de deux ou trois ans (pour une batterie de téléphone portable) ou de 10 à 20 ans (pour une voiture électrique). Heures supplémentaires, tous les milliers de petites et grandes choses qui vont mal s'ajoutent à un peu d'eau qui manque. Même renverser une goutte à peine visible - disons un dixième de millilitre - fait un litre entier si cela se produit 10, 000 fois. Cela n'inclut même pas la possibilité qu'une tasse tombe en panne d'une manière ou d'une autre qui perde encore plus d'eau - comme provoquer une fuite ou chauffer et provoquer une évaporation.

Tout comme l'eau manque inévitablement lorsque l'on verse d'une tasse à l'autre, plus d'énergie est nécessaire pour charger la batterie qu'elle n'en stocke réellement, et il en sort moins d'énergie qu'il n'y est stocké. La proportion d'énergie gaspillée par rapport à l'énergie stockée augmente avec le temps.

En réalité, plus vous utilisez une batterie, plus l'énergie est gaspillée, et plus vite la batterie atteindra un point où elle sera morte et ne pourra plus être rechargée utilement. Moi et d'autres étudions des moyens de faire en sorte que ces cycles de décharge-recharge se déroulent plus facilement pour réduire la quantité de déchets, mais la deuxième loi de la thermodynamique garantira toujours qu'il n'y a aucun moyen de s'en débarrasser complètement.

Cet article a été initialement publié sur The Conversation. Lire l'article original.