Voir aussi : Force électromotrice - Les accumulateurs -


Les accumulateurs cadmium-Nickel

Les accumulateurs Cadmium-Nickel (ou Ni-Cd, Nicad...) sont très répandus et complètent les batteries au plomb utilisés plutôt dans les domaines où une plus forte capacité ou une grande puissance sont requises. Par rapport à l'accu ordinaire au plomb les particularités sont :
- entretien nul
- étanche, ne dégage pas de gaz inflammable.
- peut se retourner dans tous les sens
- capacité massique plus grande
- plus cher à capacité égale
- rendement plus faible.
Mais il est moins cher quoique moins performant que les Ni-MH qui tendent à le remplacer dans les applications où le poids et la taille sont plus critiques (vidéo, téléphone portable...)
Un accu Cd-Ni (chargé) est constitué d'une anode en hydroxyde de nickel et d'une cathode en cadmium. L'électrolyte est de l'hydroxyde de potassium.
La résistance interne d'un accu Cd-Ni est plus élevée que celle d'un accu au plomb (quelques dixièmes d'ohms).

Petits accumulateurs Ni-Cd

La photo ci-contre montre quelques modèles de petits accumulateurs courants. Ils ont la même forme et les mêmes dimensions que les piles qu'ils doivent remplacer mais pas la tension, qui est de 1,2V au lieu de de 1,5V.
A - <9V - ref. 6F22 - 48x26x17mm
B - 1,2V - ref LR14 - lg=50mm, d=25mm
C - 1,2V - ref LR6 - lg=50mm, d=14mm
D - 1,2V - ref LR03 - lg=45mm, d=10mm
Le repère E montre un élément de 1,2V comportant des connexions à souder. Il en existe de nombreuses dimensions. Ce modèle est utilisé dans un téléphone sans fil et un ordinateur portable des années 90.

La charge d'un accu Cd-Ni

Avec un chargeur lent, le plus simple, la charge s'effectue théoriquement en 10 heures à une intensité égale au 1/10 de la capacité de l'accu en ampère-heure. C'est ainsi qu'un accu de 4 Ah devra être chargé avec un courant d'environ 400 mA. Pour tenir compte des pertes on majore ce temps de charge de 50 %, ce qui donne alors 14 à 16 heures de temps de charge.
Il existe des chargeurs rapides qui divisent ce temps par 2 (voire 10) en augmentant d'autant le courant de charge. Un système de sécurité décèle l'élévation de température pour éviter le risque d'explosion de l'élément. Certains chargeurs sophistiqués détectent le moment où l'élément est entièrement chargé et coupent automatiquement l'opération de charge.
Si un accumulateur Cd-Ni est mis à recharger sans avoir été déchargé complètement, sa capacité se trouvera réduite. Tout se passera comme si l'élément "mémorisait" son niveau de décharge partielle comme le niveau de décharge totale. Ce phénomène est appelé "effet mémoire". Il est possible de sauver un élément détérioré de cette façon en lui faisant subir plusieurs cycles successifs de charge-décharge complète, à condition de pouvoir accéder à cet élément individuellement (s'il fait partie d'une batterie). Mais cette méthode ne ressuscite pas les accus morts.
En général l'énergie fournie par une bonne pile est supérieure à celle d'un accu de taille identique bien chargé.
Un accu Cd-Ni bien utilisé peut durer de nombreuses années et subir plusieurs centaines de cycles de charge-décharge. Avant utilisation, il est judicieux de faire subir à chaque élément un cycle complet charge-décharge.
Si un accu est resté plus de trois mois sans être utilisé, il a perdu une partie non négligeable de son énéergie à cause des pertes interne (résistance de fuite). Lui faire subir une décharge complète suivie d'une charge.

Décharge d'un accu Cd-Ni

Aprés charge complète la f.e.m. d'un élément atteint 1,4 volt mais elle retombe assez vite à 1,2 volts. Lorsque la décharge est complète, la f.e.m. chute brutalement.
La capacité restituée dépend de l'intensité du courant de décharge. un accu très sollicité (courant fort pendant une heure) retituera moins d'énergie qu'un accu se déchargeant lentement (courant faible pendant 20 heures). Une moyenne de 10 h est un ordre de grandeur.
Précautions d'emploi

On peut remplacer une pile par un accu cadmium nickel tout en sachant qu'en général ce type d'accumulateur a une f.e.m. de l'ordre de 1,2 volts tandis que la pile en a une de 1,5 volt. Ce n'est pas toujours gênant.
Un accumulateur cadmium nickel contient des substances chimiques hautement polluantes (10% de cadmium), plus encore que les piles ordinaires. Utiliser les circuits de recyclage. Penser aux batteries incorporées dans certains appareils et ne pas jeter l'appareil avec sa batterie (cas de l'outillage électrique ou téléphone sans fil).
Lors de la charge, s'assurer que l'accu ne chauffe pas, il pourrait non seulement être détérioré mais, dans le pire des cas, exploser. Stocker et utiliser les accus dans un domaine de température compris entre 0 et 40 °C.
L'accumulateur cadmium-nickel présente un "effet-mémoire" ; il importe de le décharger complètement avant de le recharger à nouveau.
Dans une batterie, ne pas mélanger les éléments de différents types (piles, Ni-MH...) ou de technologie identique mais de performances très différentes. Une batterie d'éléments en série est une chaîne dont la performance globale dépend de son maillon le plus faible.
La puissance restituée diminue lorsque la température est basse mais l'auto-décharge également : stocker les accus chargés au frais et les utiliser à température plus clémente.