Les batteries NiCd et NiMh
Publié : 18 déc. 2014, 11:59
Mise en garde:
Une batterie NiCd, et avec de plus grandes probabilités une batterie NiMh peuvent être très dangereuses si mal utilisées, ces batteries peuvent exploser, et causer des dégâts conséquents, manipulez les avec soin, et respectez les conseils de sécurité qui suivent ainsi que ceux du fabricant
- Toujours charger sous surveillance: on ne laisse jamais une batterie en charge sans être présent sur place.
- Toujours disposer les batteries sur une surface inifuge
- Ne jamais charger a plus de 0.3C sans détection automatique de fin de charge
- Ne jamais charger une batterie dont la température est supérieure a celle de la main
- Ne jamais décharger en dessous de 0.8 volt / élément une batterie NiMh
- Toujours utiliser un chargeur / programme de charge adapté aux batteries mises en charge
- Toujours bien sélectionner le type de batterie en adéquation avec la motorisation employée
- Lors de l'assemblage par soudure d'éléments de batterie, veillez a ne pas faire chauffer l'élément, et a ne pas boucher les évents de sécurité disposés autour du pôle positif.
Les NiCd:
Ce type de batterie a pratiquement disparu, la production et la commercialisation de ces batteries n'est d'ailleurs plus permise sauf dérogation, il est donc fort peu probable que vous puissiez vous en procurer des neuves actuellement.
Ces batteries se chargent soit en charge lente entre 0.1C et 0.3C ( C = capacité de la batterie, donc par exemple pour une batterie 1700 mAh, C = 1700 mAh ou 1,7 Ah ) et une fin de charge manuelle est envisageable, soit avec une détection par delta peak.
En fin de charge d'une batterie NiCd la tension ( volts ) va commencer a chuter, le chargeur va donc détecter cette variation entre le voltage maximal enregistré, et la chute de tension, la valeur généralement retenue pour du NiCd est de 0.15 a 0.5 millivolts / élément.
Une des caractéristiques du NiCd c'est de restituer l'énergie en fonction de la manière dont il a été charge, vous aurez donc plus d'autonomie sur un émetteur si les batteries ont chargé en charge lente, et plus de puissance sur une voiture dont les batteries ont chargé en charge rapide.
Par charge rapide on entend une charge a 2C en environ 30 minutes. Il est possible d'aller bien plus haut ( je me souviens d'avoir chargé des 1700 a 7 ou 8 ampères ) mais l'impact sur la durée de vie des batteries est assez néfaste.
Les éléments NiCd ont la fâcheuse tendance a se détruire lors des charges rapides par la formation de cristaux qui vont percer les couches d'isolant a l'intérieur des éléments, il existe un procédé de charge pour éviter ce phénomène appelé charge pulsée ou hypercharge, la charge pulsée consiste a envoyer des impulsions de courant aux batteries et non un courant constant, la vie des batteries s'en trouve amélioré, l'hypercharge est une forme de charge pulsée plus évoluée; on charge 2 secondes, on décharge 1 seconde, on charge 4 secondes, on décharge 2 secondes, etc a la fin on charge plusieures minutes d'affilée, ce qui rend le procédé très long ( environ 50 minutes de charge avec un courant de charge a 2C ).
Le NiCd n'aime pas dormir le ventre plein, il est donc souhaitable de le vider pour le stockage, a cette fin, diverses solutions peuvent être utilisées, soit la classique ampoule de phare mais avec le risque d'inverser la polarité de certains éléments si un fort déséquilibre existe, ou bien mieux la plaque de décharge.
L'idéal pour un long stockage est de mettre ces batteries a 0 volts ( généralement je laisse une résistance connectée a la batterie pour le stockage )
Quand la batterie est a 0 volt, il peut être utile de commencer la charge en manuel avec certains chargeurs, dès que le voltage sera positif, vous pourrez revenir a une charge automatique.
Ces batteries sont très solides, dans tous les sens du terme, j'ai récupéré des packs inutilisés depuis plus de 15 ans que j'ai pu remettre en service, cependant leurs performances sont très en retrait avec ce qui se fait actuellement.
Les NiMh:
Ces batteries sont venues progressivement remplacer les NiCd, elles sont plus écologiques, et offrent une meilleure capacité a volume égal, et le phénomène de création des cristaux dans la batterie a la charge semble inexistant ... et la on a fait le tour des avantages....
La charge comme pour les NiCd peut se faire en lent entre 0.1C et 0.5C avec fin de charge "manuelle" mais c'est peu conseillé de le faire pour entièrement charger un pack, la charge rapide doit toujours se faire avec une détection de fin de charge, soit par sonde de T° a 42°( ce qui en été est bien compliqué ) soit par delta peak, avec des valeurs allant de 0.05 a 0.01 millivolts / élément, l'idéal étant de disposer de 3 coupures programmées:
- delta peak
- sonde de T°
- voltage maxi, ou temps de charge maxi, ou capacité maxi
Le risque d'explosion de ces batteries lors de la charge étant bien réel, et ces batteries étant beaucoup plus fragiles que les NiCd, il est très important de ne pas forcer la charge, une charge a plus de 1C n'apportera qu'une vie écourtée aux batteries, et peut être dangereuse...
Ici aussi l'équilibrage des batteries a un rôle important, il est donc conseillé de faire une première charge a 1C, puis de décharger la batterie a 50% environ et ensuite de la placer la batterie sur une plaque de décharge adaptée aux nimh ! le seuil de décharge ne doit pas être trop bas, il se situe idéalement autour de 0.8 volts, ou si vous n'en disposez pas, de la charger normalement a 1C, d'attendre 30 minutes environ puis de la remettre en charge a 0.3C sur un chargeur manuel, jusque a ce que tous les éléments aient le même voltage ( mesure au multimètre ) ou la même t°. Le risque de surcharge est inexistant car, a ce taux de charge, la batterie va dissiper en calories le surplus éventuel, alors que les éléments qui auraient besoin d'un complément continueront a se remplir. Attention toutefois l'opération ne peut pas durer plus de 20 a 25 minutes, au besoin il faudra décharger la batterie en utilisation douce, et recommencer le même processus.
Idéalement il faut roder la batterie, ce qui implique une première décharge assez douce ( videz le premier pack sur une voiture équipée d'un mabuchi par exemple ).
Evitez de multiplier les cycles dans un laps de temps trop court, idéalement une charge décharge le matin, une seconde l'après midi, et repos ensuite.
pour vous donner une petite idée, voici a quoi ressemble un élément AAA qui a été "brusqué" a la charge:
et un pack de "Sub-C" qui a surchauffé a la décharge: ( ce dernier incident peut aussi être causé par une erreur de manipulation lors de l'assemblage des éléments )
L'assemblage des packs
Les packs de batteries NiCd, NiMh ( mais aussi LiFe tels que les A123 ) peut se faire de 2 manières:
- par soudure au point:
c'est de cette manière qu'a peu près tous les packs "loisir" sont assemblés, cette technique est quasi impossible a reproduire chez soi, et demande un matériel spédcifique, le principal défaut peut être une certaine fragilité mécanique, et la piètre conductivité de la lamelle qui fait contact entre deux éléments, par contre c'est très "propre" d'aspect
-Par soudure classique:
Méthode utilisée depuis longtemps pour les batteries utilisées en compétition, mais méthode pas toujours évidente a mettre en oeuvre, et qui parfois peut dégrader la batterie...
Marche a suivre:
il vous faut avant de commencer:
un fer a souder puissant ( 80 watts c'est pas mal ) avec une pane volumineuse ( au plus gros au mieux )
de la soudure de qualité
de quoi relier les éléments entre eux ( barrettes en laiton coupées a longueur, barrettes spécifiques, etc ... )
du papier de verre ou un tambour a poncer sur la dremel
de quoi maintenir les éléments en place
ensuite:
il faut dépolir les pôles + et - de chaque élément, puis les étamer: la il faut aller le plus vite possible, dès que la T° de l'élément dépasse celle de la main, il vaut mieux arrêter et passer au suivant, généralement vous n'aurez pas de mal avec le côté positif, le côté négatif est moins facile ( plus de dissipation thermique ), de même étamez les barrettes de liaison.
Ensuite vous pouvez souder le + du premier élément au - du suivant etc .
jusque la ça semble assez simple, MAIS !
vous noterez que tout autour de la proéminence du pôle positif, il y a des petits trous ... sachez qu'ils sont vitaux, car sous le pole positif se trouve une soupape de sécurité, en cas de sur pression interne, le gaz qui se développe dans l'élément peut ainsi s'échapper.
ce sont les petites ouvertures visibles autour du pôle positif; sur la plupart des NiMh une rondelle en carton cache ces ouvertures, mais elles sont néanmoins présentes...
J'essaierai de trouver une meilleure vue en coupe, mais en attendant:
Ce principe de valve se retrouve sur TOUS les NiCd, NiMh et LiFe de qualité, mais certaines batteries très bon marché en sont dépourvues !
Si vous surchauffez l'élément, ou si de la soudure coule et obstrue ces orifices, il y a un danger d'explosion lors de l'utilisation de la batterie, cette explosion est accompagnée d'un dégagement de chaleur, qui peut occasionner des brûlures au 3eme degré, et projeter des morceaux de métal a une distance considérable, avec une vélocité qui ne l'est pas moins... les incidents sont plus rares qu'avec des batteries LiPo, mais ils sont potentiellement bien plus dangereux...
Selected, boosted, matched, zapped, pushed, pressed...
Diverses marques, ont pendant longtemps vendu des accus triés, dans un premier temps il s'agissait de proposer des accus dont le temps de décharge, le voltage moyen, et la résistance étaient proches, voire identiques, plus tard sont apparus des procédés, visant a améliorer mécaniquement la batterie, en gros 2 procédés ont a ma connaissance été utilisés a grande échelle, et donnaient des bons résultats.
ces accus recevaient des étiquettes reprenant certaine informations telles que le temps de décharge, le courant de décharge, le voltage moyen, la résistance interne... etc
D'une part les accus "boosted", "pushed" ou "Zapped"; ce sont des accus qui ont reçu une très forte décharge électrique, ayant pour but d'améliorer les points de soudure internes, et ainsi donc de diminuer la résistance électrique des batteries.
D'autre part les accus "Pressed" qui sont des accus qui en gros ont été écrasés dans le sens de la longueur, toujours dans le même but d'améliorer les contacts internes, ces accus sont reconnaissables a leur pôle négatif légèrement renfoncé. Ces batteries ont été principalement commercialisées en Allemagne, surtout auprès des amateurs de bateaux de vitesse.
Une batterie NiCd, et avec de plus grandes probabilités une batterie NiMh peuvent être très dangereuses si mal utilisées, ces batteries peuvent exploser, et causer des dégâts conséquents, manipulez les avec soin, et respectez les conseils de sécurité qui suivent ainsi que ceux du fabricant
- Toujours charger sous surveillance: on ne laisse jamais une batterie en charge sans être présent sur place.
- Toujours disposer les batteries sur une surface inifuge
- Ne jamais charger a plus de 0.3C sans détection automatique de fin de charge
- Ne jamais charger une batterie dont la température est supérieure a celle de la main
- Ne jamais décharger en dessous de 0.8 volt / élément une batterie NiMh
- Toujours utiliser un chargeur / programme de charge adapté aux batteries mises en charge
- Toujours bien sélectionner le type de batterie en adéquation avec la motorisation employée
- Lors de l'assemblage par soudure d'éléments de batterie, veillez a ne pas faire chauffer l'élément, et a ne pas boucher les évents de sécurité disposés autour du pôle positif.
Les NiCd:
Ce type de batterie a pratiquement disparu, la production et la commercialisation de ces batteries n'est d'ailleurs plus permise sauf dérogation, il est donc fort peu probable que vous puissiez vous en procurer des neuves actuellement.
Ces batteries se chargent soit en charge lente entre 0.1C et 0.3C ( C = capacité de la batterie, donc par exemple pour une batterie 1700 mAh, C = 1700 mAh ou 1,7 Ah ) et une fin de charge manuelle est envisageable, soit avec une détection par delta peak.
En fin de charge d'une batterie NiCd la tension ( volts ) va commencer a chuter, le chargeur va donc détecter cette variation entre le voltage maximal enregistré, et la chute de tension, la valeur généralement retenue pour du NiCd est de 0.15 a 0.5 millivolts / élément.
Une des caractéristiques du NiCd c'est de restituer l'énergie en fonction de la manière dont il a été charge, vous aurez donc plus d'autonomie sur un émetteur si les batteries ont chargé en charge lente, et plus de puissance sur une voiture dont les batteries ont chargé en charge rapide.
Par charge rapide on entend une charge a 2C en environ 30 minutes. Il est possible d'aller bien plus haut ( je me souviens d'avoir chargé des 1700 a 7 ou 8 ampères ) mais l'impact sur la durée de vie des batteries est assez néfaste.
Les éléments NiCd ont la fâcheuse tendance a se détruire lors des charges rapides par la formation de cristaux qui vont percer les couches d'isolant a l'intérieur des éléments, il existe un procédé de charge pour éviter ce phénomène appelé charge pulsée ou hypercharge, la charge pulsée consiste a envoyer des impulsions de courant aux batteries et non un courant constant, la vie des batteries s'en trouve amélioré, l'hypercharge est une forme de charge pulsée plus évoluée; on charge 2 secondes, on décharge 1 seconde, on charge 4 secondes, on décharge 2 secondes, etc a la fin on charge plusieures minutes d'affilée, ce qui rend le procédé très long ( environ 50 minutes de charge avec un courant de charge a 2C ).
Le NiCd n'aime pas dormir le ventre plein, il est donc souhaitable de le vider pour le stockage, a cette fin, diverses solutions peuvent être utilisées, soit la classique ampoule de phare mais avec le risque d'inverser la polarité de certains éléments si un fort déséquilibre existe, ou bien mieux la plaque de décharge.
L'idéal pour un long stockage est de mettre ces batteries a 0 volts ( généralement je laisse une résistance connectée a la batterie pour le stockage )
Quand la batterie est a 0 volt, il peut être utile de commencer la charge en manuel avec certains chargeurs, dès que le voltage sera positif, vous pourrez revenir a une charge automatique.
Ces batteries sont très solides, dans tous les sens du terme, j'ai récupéré des packs inutilisés depuis plus de 15 ans que j'ai pu remettre en service, cependant leurs performances sont très en retrait avec ce qui se fait actuellement.
Les NiMh:
Ces batteries sont venues progressivement remplacer les NiCd, elles sont plus écologiques, et offrent une meilleure capacité a volume égal, et le phénomène de création des cristaux dans la batterie a la charge semble inexistant ... et la on a fait le tour des avantages....
La charge comme pour les NiCd peut se faire en lent entre 0.1C et 0.5C avec fin de charge "manuelle" mais c'est peu conseillé de le faire pour entièrement charger un pack, la charge rapide doit toujours se faire avec une détection de fin de charge, soit par sonde de T° a 42°( ce qui en été est bien compliqué ) soit par delta peak, avec des valeurs allant de 0.05 a 0.01 millivolts / élément, l'idéal étant de disposer de 3 coupures programmées:
- delta peak
- sonde de T°
- voltage maxi, ou temps de charge maxi, ou capacité maxi
Le risque d'explosion de ces batteries lors de la charge étant bien réel, et ces batteries étant beaucoup plus fragiles que les NiCd, il est très important de ne pas forcer la charge, une charge a plus de 1C n'apportera qu'une vie écourtée aux batteries, et peut être dangereuse...
Ici aussi l'équilibrage des batteries a un rôle important, il est donc conseillé de faire une première charge a 1C, puis de décharger la batterie a 50% environ et ensuite de la placer la batterie sur une plaque de décharge adaptée aux nimh ! le seuil de décharge ne doit pas être trop bas, il se situe idéalement autour de 0.8 volts, ou si vous n'en disposez pas, de la charger normalement a 1C, d'attendre 30 minutes environ puis de la remettre en charge a 0.3C sur un chargeur manuel, jusque a ce que tous les éléments aient le même voltage ( mesure au multimètre ) ou la même t°. Le risque de surcharge est inexistant car, a ce taux de charge, la batterie va dissiper en calories le surplus éventuel, alors que les éléments qui auraient besoin d'un complément continueront a se remplir. Attention toutefois l'opération ne peut pas durer plus de 20 a 25 minutes, au besoin il faudra décharger la batterie en utilisation douce, et recommencer le même processus.
Idéalement il faut roder la batterie, ce qui implique une première décharge assez douce ( videz le premier pack sur une voiture équipée d'un mabuchi par exemple ).
Evitez de multiplier les cycles dans un laps de temps trop court, idéalement une charge décharge le matin, une seconde l'après midi, et repos ensuite.
pour vous donner une petite idée, voici a quoi ressemble un élément AAA qui a été "brusqué" a la charge:
et un pack de "Sub-C" qui a surchauffé a la décharge: ( ce dernier incident peut aussi être causé par une erreur de manipulation lors de l'assemblage des éléments )
L'assemblage des packs
Les packs de batteries NiCd, NiMh ( mais aussi LiFe tels que les A123 ) peut se faire de 2 manières:
- par soudure au point:
c'est de cette manière qu'a peu près tous les packs "loisir" sont assemblés, cette technique est quasi impossible a reproduire chez soi, et demande un matériel spédcifique, le principal défaut peut être une certaine fragilité mécanique, et la piètre conductivité de la lamelle qui fait contact entre deux éléments, par contre c'est très "propre" d'aspect
-Par soudure classique:
Méthode utilisée depuis longtemps pour les batteries utilisées en compétition, mais méthode pas toujours évidente a mettre en oeuvre, et qui parfois peut dégrader la batterie...
Marche a suivre:
il vous faut avant de commencer:
un fer a souder puissant ( 80 watts c'est pas mal ) avec une pane volumineuse ( au plus gros au mieux )
de la soudure de qualité
de quoi relier les éléments entre eux ( barrettes en laiton coupées a longueur, barrettes spécifiques, etc ... )
du papier de verre ou un tambour a poncer sur la dremel
de quoi maintenir les éléments en place
ensuite:
il faut dépolir les pôles + et - de chaque élément, puis les étamer: la il faut aller le plus vite possible, dès que la T° de l'élément dépasse celle de la main, il vaut mieux arrêter et passer au suivant, généralement vous n'aurez pas de mal avec le côté positif, le côté négatif est moins facile ( plus de dissipation thermique ), de même étamez les barrettes de liaison.
Ensuite vous pouvez souder le + du premier élément au - du suivant etc .
jusque la ça semble assez simple, MAIS !
vous noterez que tout autour de la proéminence du pôle positif, il y a des petits trous ... sachez qu'ils sont vitaux, car sous le pole positif se trouve une soupape de sécurité, en cas de sur pression interne, le gaz qui se développe dans l'élément peut ainsi s'échapper.
ce sont les petites ouvertures visibles autour du pôle positif; sur la plupart des NiMh une rondelle en carton cache ces ouvertures, mais elles sont néanmoins présentes...
J'essaierai de trouver une meilleure vue en coupe, mais en attendant:
Ce principe de valve se retrouve sur TOUS les NiCd, NiMh et LiFe de qualité, mais certaines batteries très bon marché en sont dépourvues !
Si vous surchauffez l'élément, ou si de la soudure coule et obstrue ces orifices, il y a un danger d'explosion lors de l'utilisation de la batterie, cette explosion est accompagnée d'un dégagement de chaleur, qui peut occasionner des brûlures au 3eme degré, et projeter des morceaux de métal a une distance considérable, avec une vélocité qui ne l'est pas moins... les incidents sont plus rares qu'avec des batteries LiPo, mais ils sont potentiellement bien plus dangereux...
Selected, boosted, matched, zapped, pushed, pressed...
Diverses marques, ont pendant longtemps vendu des accus triés, dans un premier temps il s'agissait de proposer des accus dont le temps de décharge, le voltage moyen, et la résistance étaient proches, voire identiques, plus tard sont apparus des procédés, visant a améliorer mécaniquement la batterie, en gros 2 procédés ont a ma connaissance été utilisés a grande échelle, et donnaient des bons résultats.
ces accus recevaient des étiquettes reprenant certaine informations telles que le temps de décharge, le courant de décharge, le voltage moyen, la résistance interne... etc
D'une part les accus "boosted", "pushed" ou "Zapped"; ce sont des accus qui ont reçu une très forte décharge électrique, ayant pour but d'améliorer les points de soudure internes, et ainsi donc de diminuer la résistance électrique des batteries.
D'autre part les accus "Pressed" qui sont des accus qui en gros ont été écrasés dans le sens de la longueur, toujours dans le même but d'améliorer les contacts internes, ces accus sont reconnaissables a leur pôle négatif légèrement renfoncé. Ces batteries ont été principalement commercialisées en Allemagne, surtout auprès des amateurs de bateaux de vitesse.
:lol: :lol: :lol: :lol: (ça n'existe pas en vrais FAD)