Batterie Nickel-Hydrure Métallique (NiMH) : Un Aperçu
La batterie nickel-hydrure métallique, ou NiMH, est une batterie rechargeable composée d’une électrode positive en hydroxyde de nickel et d’une électrode négative en hydride métallique, un alliage absorbant l’hydrogène. Introduite commercialement en 1989, la batterie NiMH a rapidement trouvé des applications dans les ordinateurs portables et les véhicules hybrides électriques, constituant 10 % du marché total des batteries rechargeables.
Caractéristiques et Avantages
Par rapport à la batterie au nickel-cadmium (NiCd), la NiMH offre une énergie spécifique supérieure de 40 %, soit environ deux fois plus de capacité. Cette batterie se distingue également par une résistance interne faible, lui permettant de maintenir une tension élevée sous forte charge. Avec une énergie spécifique allant jusqu’à 100Wh/kg et une densité énergétique supérieure de 40 % à celle du nickel-cadmium, la NiMH est privilégiée pour son coût, sa recyclabilité et sa durabilité (700 à 1000 cycles de vie).
En termes d’applications, la NiMH est largement utilisée dans les cellules de batterie AA ou AAA, les appareils photo, les anciens téléphones mobiles, les rasoirs électriques, les instruments médicaux et dans des applications statiques à haute puissance.
Inconvénients et Limitations
Malgré ses avantages, la batterie NiMH présente des inconvénients, notamment un effet d’auto-décharge élevé (perte jusqu’à 20 % de sa charge dans les premières 24 heures, puis 10 % par mois) et une sensibilité à la surcharge et à la surdécharge. Elle est également plus coûteuse par kWh que la batterie au plomb-acide.
Chimie et Fonctionnement
La cellule NiMH typique se compose d’une cathode en oxyde-hydroxyde de nickel(III), d’une anode en hydride métallique, d’un séparateur et d’un électrolyte alcalin (hydroxyde de potassium). La réaction globale lors de la décharge est : NiO(OH) + MH → Ni(OH)2 + M, avec une tension totale de réaction de E0 = 0.49V – (-0.83V) = 1.32V.
Le métal M dans l’électrode négative est un composé intermétallique, souvent à base d’alliages AB5, où A représente un élément métallique avec une forte affinité pour l’hydrogène (par exemple, des terres rares comme le lanthane) et B un élément métallique avec une faible affinité pour l’hydrogène (comme le nickel ou le cobalt).
Comparaison avec d’Autres Batteries
Comparée aux batteries alcalines, la NiMH a une tension nominale par cellule inférieure (1.2V contre 1.5V pour les alcalines). Toutefois, elle offre une décharge plus uniforme, ce qui la rend plus efficace dans de nombreuses applications. Par rapport aux batteries au plomb-acide, la NiMH est plus coûteuse mais offre une meilleure densité énergétique et une plus grande longévité.
Conclusion
En résumé, la batterie NiMH se distingue par sa haute capacité, son faible coût et sa recyclabilité. Bien qu’elle présente certains inconvénients comme l’auto-décharge et une sensibilité à la surcharge, ses avantages en font une option privilégiée dans de nombreuses applications, de l’électronique grand public aux véhicules électriques hybrides.
