Caractéristiques des Batteries Nickel-Métal Hydrure
Introduction
Les batteries Nickel-Métal Hydrure (NiMH) sont des accumulateurs rechargeables composés d’une électrode positive en hydroxyde de nickel et d’une électrode négative en hydrure métallique, un alliage absorbant l’hydrogène. Introduites commercialement en 1989, ces batteries ont d’abord été utilisées dans les ordinateurs portables avant de se répandre dans les véhicules hybrides électriques, représentant 10 % du marché total des batteries rechargeables.
Avantages et Caractéristiques
Les batteries NiMH offrent une énergie spécifique 40 % supérieure à celle des batteries NiCd, avec une capacité environ deux fois plus grande. Elles sont moins sujettes à la dépression de tension et ne contiennent pas de cadmium toxique, réduisant ainsi l’effet mémoire. Comparées aux batteries alcalines, leur résistance interne est beaucoup plus faible, permettant de maintenir une tension plus élevée sous forte charge.
Avec une énergie spécifique élevée (jusqu’à 100Wh/kg) et une densité énergétique importante, ces batteries sont recyclables, économiques, et possèdent une longue durée de vie de cycle. Elles sont largement utilisées dans diverses applications telles que les piles AA ou AAA, les appareils photo, les anciens téléphones mobiles, les rasoirs électriques, les instruments médicaux et dans des applications statiques à haute puissance.
Limites et Comparaisons
Malgré leurs avantages, les batteries NiMH sont plus coûteuses que les batteries au plomb par kWh et présentent un auto-déchargement élevé, pouvant perdre jusqu’à 20 % de leur charge dans les premières 24 heures, puis 10 % par mois. Leur tension nominale de 1,2V par cellule, avec une tension de fin de décharge typique de 1V, peut être un désavantage dans certaines applications.
Paramètres Techniques
- Tension de Cellule: Tension créée par la différence de potentiel des matériaux des électrodes. Tension à circuit ouvert courante pour les batteries NiMH (AAA, AA) : 1,2V.
- Tension de Coupure: Tension minimale admissible, définissant l’état « vide » de la batterie. Pour les NiMH, cette tension est normalement de 1,0V par cellule.
- Capacité: Capacité coulométrique totale disponible lors de la décharge de la batterie à un courant de décharge spécifique. Les batteries NiMH AA ont une tension nominale de 1,2 volts et une capacité moyenne de 2000-2700 mAh.
- Taux de C: Exprime la vitesse de décharge ou de charge par rapport à sa capacité maximale. Un taux de 1C signifie que le courant de décharge déchargera entièrement la batterie en 1 heure.
- Auto-décharge: Les batteries se déchargent progressivement même lorsqu’elles ne sont pas connectées. Les batteries NiMH peuvent perdre jusqu’à 20 % de leur charge dans les premières 24 heures, puis 10 % par mois.
- Dégradation: La dégradation survient à chaque cycle de charge-décharge. Les batteries NiMH ont typiquement une durée de vie de cycle de 700 à 1 000 cycles.
- Profondeur de Décharge: Mesure de l’énergie extraite d’une batterie, exprimée en pourcentage de la capacité totale.
Applications et Sécurité
Les batteries NiMH sont chargées en appliquant un courant électrique qui inverse les réactions chimiques se produisant lors de la décharge. Les dispositifs fournissant le courant approprié sont appelés chargeurs. Les systèmes de charge et les circuits de contrôle pour les batteries NiMH sont simples et peu coûteux, rendant la batterie considérée comme sûre.
En conclusion, les batteries NiMH jouent un rôle crucial dans de nombreuses applications grâce à leurs caractéristiques avantageuses telles que la haute capacité, la faible résistance interne et l’absence de substances toxiques, malgré certains inconvénients comme le coût élevé et l’auto-déchargement rapide.
