piles au nickel-cadmium ou piles

Les batteries nickel-cadmium sont des sources d'énergie électrique secondaires inventées par Waldmar Jungner. En Suède, à la fin du XIXe siècle, ce dispositif se compose d'un boîtier, de deux électrodes (anode et cathode), d'un séparateur et d'un électrolyte. Il se distingue des autres batteries par les matériaux utilisés pour la fabrication des électrodes et de la solution électrolytique. Ces différences influent considérablement sur les caractéristiques techniques de la batterie.

Principe de conception et de fonctionnement

Les batteries nickel-cadmium (NiCd) fonctionnent selon le principe de la conversion de l'énergie chimique en énergie électrique par des réactions réversibles entre l'hydroxyde de nickel (NiOOH), le cadmium (Cd) et l'eau (H₂O).₂O). Il en résulte la formation d'hydroxyde de nickel Ni(OH)₂.₂ et Cd(OH)₂, apparaît Champ électromagnétique.

Réactions chimiques se produisant dans une batterie :

Pendant la charge : 2Ni(OH)₂+ Cd(OH)₂ → 2NiOOH + Cd + 2H₂O

Lors de la décharge : 2NiOOH + Cd + 2H₂O → 2Ni(OH)₂+ Cd(OH)₂

Les batteries nickel-cadmium sont fabriquées dans un boîtier métallique dense, à l'intérieur duquel les électrodes de nickel et de cadmium sont séparées par un séparateur. Une solution alcaline (hydroxyde de potassium) sert d'électrolyte. L'anode est une feuille métallique ou un treillis d'acier recouvert d'un mélange d'hydroxyde de nickel et d'un matériau conducteur. La cathode est également une feuille métallique ou un treillis d'acier, dans lequel est pressée une couche de cadmium sous forme de métal spongieux.

Variétés

batteries nickel-cadmium selon leur forme, ce sont :

1. Les cylindriques – elles ont reçu un deuxième nom : « banques ».
2. Plat - disque ou « tablette »

La gamme de tailles cylindriques se compose de plusieurs types standard de base :

Désignation	Diamètre, mm	Longueur, mm	Poids, g
UN	17	50	32
AA	14.2	50	21
AAA	10,5	44,5	10
1/2 SC	23	26	30
SC (sous-C)	23	43	52
C	26	46	72
D	33	58	105-145
F	33	91	231
SF (super F)	41.4	89.1	393

 

Les piles disques ou « tablettes » étaient assez populaires dans les pays de l'ancien URSSLes analogues modernes au cadmium des « comprimés » soviétiques sont utilisés dans les montres, les flashs photographiques, appareils auditifs, appareils photo, lampes de poche.

Caractéristiques

1. La tension nominale d'un élément est de 1,2 V.
2. Plage de températures de fonctionnement : de +40 à -50^OAVEC.
3. La possibilité de cycles de charge-décharge complets est de 100 à 1000, les modèles modernes améliorés atteignent 2000 cycles.
4. Le taux de départs volontaires est d'environ 10 % par mois.

Avantages

Les batteries nickel-cadmium présentent plusieurs avantages par rapport aux autres :

• Possibilité de fonctionnement à des températures inférieures à zéro.
• Vitesse de charge rapide et décharge lente de la batterie.
• Fonctionnement dans des conditions industrielles extrêmes (résistance aux chocs, aux impacts, aux charges élevées, à la poussière accrue, aux températures inférieures à zéro).
• Plusieurs cycles de charge-décharge – 1000 ou plus.
• Longue durée de vie – jusqu'à 10 ans.
• Longue durée de conservation, même non chargé – environ 5 ans.
• Coût relativement faible.

Défauts

Les inconvénients sont les suivants :

• L'effet mémoire est la perte de capacité lors de la charge d'une batterie au cadmium qui n'est pas complètement déchargée.
• La toxicité du contenu interne implique que les réglementations en matière de sécurité environnementale doivent être respectées lors de son élimination.
• Autodécharge - après un an de stockage, une batterie nickel-cadmium entièrement chargée sera complètement déchargée.
• Le processus de récupération de la batterie après un stockage de longue durée nécessite plusieurs cycles complets de charge-décharge.
• La tension minimale d'une cellule est de 1,2 V. Pour augmenter la tension de sortie de la batterie, plusieurs cellules sont connectées en série.

Application

Piles au cadmium, De par leurs caractéristiques, ils sont utilisés dans des appareils à forte consommation de courant et à charges de fonctionnement élevées :

• Transport fluvial et maritime.
• Transport aérien - avions, hélicoptères.
• Transports électriques terrestres - tramways, trolleybus.
• Équipement militaire.
• Production industrielle - voitures électriques.
• Outils électriques - perceuses, tournevis.
• Appareils ménagers - rasoirs électriques, lampes de poche.
• Ingénierie radio – interphones portables, jouets radiocommandés.

Conclusions, recommandations

• Les batteries Ni-Cd ne chauffent pas pendant leur fonctionnement car les réactions chimiques internes sont endothermiques, ce qui signifie que la chaleur générée est absorbée. Cette propriété réduit le risque de surchauffe et prolonge leur durée de vie.
• La présence d'un boîtier étanche et hermétique, capable de résister à des influences extérieures agressives (variations de température et de pression, destruction chimique), rend les batteries nickel-cadmium résistantes à la combustion spontanée.
• Dans les installations industrielles, les batteries au cadmium continuent de fonctionner de manière fiable pendant 10 à 20 ans, malgré l'apparition de nouveaux équivalents modernes, et ne nécessitent donc pas de remplacement.

Pour prolonger la durée de vie des batteries nickel-cadmium, il est nécessaire de les charger correctement :

• Pour une charge de haute qualité, vous devez utiliser des chargeurs spéciaux (ZU).
• Il n'est pas recommandé de charger une batterie qui n'est pas complètement déchargée : une cristallisation se produira, la surface de contact de la substance diminuera et… capacité.
• Une recharge constante, résultant d'une surchauffe et d'une diminution de la quantité d'eau dans l'électrolyte, entraînera la destruction des électrodes et du séparateur.
• Une charge insuffisante réduira la durée de vie de la batterie NiCd.
• Pour éliminer « l’effet mémoire », la capacité de la batterie doit être restaurée en effectuant plusieurs cycles de charge-décharge.
• Le processus de charge s'effectue de préférence à une température de 20^OAVEC.