Piles NiMH : qu'est-ce que c'est ?

par Kim Actualisé: 9 juillet 2022

Que sont les piles NiMH ? Les piles nickel-métal hydrure sont un type de pile rechargeable. Ils sont utilisés dans de nombreux appareils différents, des voitures aux jouets en passant par smartphones.

Ils ont beaucoup d'avantages par rapport aux autres types de batteries, et ils sont assez populaires à cause de cela. Mais que sont-ils vraiment ?

L'histoire des batteries NiMH

L'invention

En 1967, des étincelles brillantes du Centre de Recherche Battelle-Genève ont eu une idée géniale et ont inventé la batterie NiMH. Il était basé sur un mélange d'alliages frittés Ti2Ni+TiNi+x et d'électrodes NiOOH. Daimler-Benz et Volkswagen AG se sont impliqués et ont parrainé le développement de la batterie au cours des deux décennies suivantes.

L'amélioration

Dans les années 70, la batterie nickel-hydrogène a été commercialisée pour des applications satellitaires, ce qui a suscité l'intérêt pour la technologie hydrure comme alternative au stockage volumineux de l'hydrogène. Les laboratoires Philips et le CNRS français ont développé de nouveaux alliages hybrides à haute énergie incorporant des métaux de terres rares pour l'électrode négative. Mais ces alliages n'étaient pas stables dans l'électrolyte alcalin, ils n'étaient donc pas adaptés à un usage grand public.

La découverte

En 1987, Willems et Buschow ont fait une percée avec leur conception de batterie, qui utilisait un mélange de La0.8Nd0.2Ni2.5Co2.4Si0.1. Cette batterie a conservé 84% de sa capacité de charge après 4000 cycles de charge-décharge. Des alliages plus économiquement viables utilisant du mischmétal au lieu du lanthane ont rapidement été développés.

La catégorie consommateur

En 1989, les premières cellules NiMH grand public sont devenues disponibles et, en 1998, Ovonic Battery Co. a amélioré la structure et la composition de l'alliage Ti-Ni et breveté ses innovations. En 2008, plus de deux millions de voitures hybrides dans le monde étaient fabriquées avec des batteries NiMH.

La popularité

Dans l'Union européenne, les batteries NiMH ont remplacé les batteries Ni-Cd pour une utilisation portable par les consommateurs. Au Japon en 2010, 22% des piles rechargeables portables vendues étaient des NiMH, et en Suisse en 2009, la statistique équivalente était d'environ 60%. Mais ce pourcentage a baissé au fil du temps en raison de l'augmentation de la fabrication de batteries lithium-ion.

El futuro

En 2015, BASF a produit une microstructure modifiée qui a rendu les batteries NiMH plus durables, permettant des modifications de la conception des cellules qui ont permis d'économiser un poids considérable et d'augmenter l'énergie spécifique à 140 wattheures par kilogramme. L'avenir des batteries NiMH s'annonce donc radieux !

La chimie derrière les batteries nickel-hydrure métallique

Qu'est-ce que l'électrochimie ?

L'électrochimie est l'étude de la relation entre l'électricité et les réactions chimiques. C'est la science derrière les batteries, et c'est ainsi que fonctionnent les batteries nickel-hydrure métallique (NiMH).

Les réactions à l'intérieur d'une batterie NiMH

Les batteries NiMH sont composées de deux électrodes, une positive et une négative. Les réactions qui se produisent à l'intérieur de la batterie sont ce qui la fait fonctionner. Voici ce qui se passe :

• À l'électrode négative, l'eau et un métal se combinent avec un électron pour former un OH- et un hydrure métallique.
• À l'électrode positive, l'oxyhydroxyde de nickel se forme lorsque l'hydroxyde de nickel et un OH- se combinent avec un électron.
• Pendant la charge, les réactions se déplacent de gauche à droite. Lors de la décharge, les réactions se déplacent de droite à gauche.

Les composants d'une batterie NiMH

L'électrode négative d'une batterie NiMH est constituée d'un composé intermétallique. Le type le plus courant est AB5, qui est un mélange d'éléments de terres rares comme le lanthane, le cérium, le néodyme et le praséodyme, combinés avec du nickel, du cobalt, du manganèse ou de l'aluminium.

Certaines batteries NiMH utilisent des matériaux d'électrode négative de plus grande capacité basés sur des composés AB2, qui sont du titane ou du vanadium combinés avec du zirconium ou du nickel, et modifiés avec du chrome, du cobalt, du fer ou du manganèse.

L'électrolyte d'une batterie NiMH est généralement de l'hydroxyde de potassium et l'électrode positive est de l'hydroxyde de nickel. L'électrode négative est de l'hydrogène sous forme d'hydrure métallique interstitiel. La polyoléfine non tissée est utilisée pour la séparation.

Alors voilà ! Vous connaissez maintenant la chimie derrière les batteries NiMH.

Qu'est-ce qu'une batterie bipolaire ?

Qu'est-ce qui rend les batteries bipolaires uniques ?

Les batteries bipolaires sont un peu différentes de vos batteries standard. Ils utilisent un séparateur de gel à membrane polymère solide, qui aide à prévenir les courts-circuits dans les systèmes à électrolyte liquide. Cela en fait un excellent choix pour les véhicules électriques, car ils peuvent stocker beaucoup d'énergie et la conserver en toute sécurité.

Pourquoi devrais-je me soucier des batteries bipolaires ?

Si vous recherchez une batterie capable de stocker beaucoup d'énergie et de la conserver en toute sécurité, une batterie bipolaire pourrait être le bon choix pour vous. Ils deviennent de plus en plus populaires pour les véhicules électriques, donc si vous en recherchez un, vous devriez certainement envisager une batterie bipolaire. Voici pourquoi:

• Ils sont conçus pour empêcher les courts-circuits de se produire dans les systèmes à électrolyte liquide.
• Ils peuvent stocker beaucoup d'énergie, ce qui les rend idéaux pour les véhicules électriques.
• Ils deviennent de plus en plus populaires, vous pouvez donc être sûr d'obtenir un produit de qualité.

Charger vos batteries NiMH en toute sécurité

Chargement rapide

Lorsque vous êtes pressé et que vous avez besoin de recharger vos cellules NiMH, il est préférable d'utiliser une batterie intelligente chargeur pour éviter la surcharge, qui peut endommager les cellules. Voici quelques conseils à garder à l'esprit :

• Utilisez un courant faible fixe, avec ou sans minuterie.
• Ne chargez pas plus de 10 à 20 heures.
• Utilisez une charge d'entretien à C/300 si vous avez besoin de garder vos cellules dans un état complètement chargé.
• Utilisez une approche de cycle de service inférieur pour compenser l'autodécharge naturelle.

Méthode de charge ΔV

Pour éviter d'endommager les cellules, les chargeurs rapides doivent terminer leur cycle de charge avant qu'une surcharge ne se produise. Voici comment procéder :

• Surveillez le changement de tension avec le temps et arrêtez-vous lorsque la batterie est complètement chargée.
• Surveiller le changement de tension par rapport au temps et s'arrêter lorsqu'il devient nul.
• Utilisez un circuit de charge à courant constant.
• Terminez la charge lorsque la tension chute de 5 à 10 mV par cellule par rapport à la tension de crête.

Méthode de charge ΔT

Cette méthode utilise un capteur de température pour détecter quand la batterie est pleine. Voici ce qu'il faut faire :

• Utilisez un circuit de charge à courant constant.
• Surveillez le taux d'augmentation de la température et arrêtez-vous lorsqu'il atteint 1 °C par minute.
• Utilisez une coupure de température absolue à 60 °C.
• Faites suivre la charge rapide initiale d'une période de charge d'entretien.

Conseils de sécurité

Pour protéger vos cellules, voici quelques points à garder à l'esprit :

• Utiliser un fusible réarmable en série avec la cellule, notamment de type bilame.
• Les cellules NiMH modernes contiennent des catalyseurs pour gérer les gaz produits par la surcharge.
• N'utilisez pas un courant de charge supérieur à 0.1 C.

Qu'est-ce que la décharge dans les batteries rechargeables ?

Qu'est-ce que la décharge ?

La décharge est le processus par lequel une batterie rechargeable libère de l'énergie. Lorsqu'une batterie est déchargée, elle libère en moyenne 1.25 volts par cellule, qui diminue ensuite à environ 1.0-1.1 volts par cellule.

Quel est l'impact de la décharge ?

La décharge peut avoir quelques impacts différents sur une batterie rechargeable. Voici quelques-uns des plus courants :

• La décharge complète des packs multi-cellules peut provoquer une inversion de polarité dans une ou plusieurs cellules, ce qui peut les endommager de façon permanente.
• Les coupures à seuil de tension bas peuvent causer des dommages irréversibles lorsque les cellules varient en température.
• Le taux d'autodécharge varie considérablement avec la température, où une température de stockage plus basse entraîne une décharge plus lente et une durée de vie de la batterie plus longue.

Comment améliorer l'auto-décharge ?

Il existe plusieurs façons d'améliorer l'autodécharge des batteries rechargeables :

• Utilisez un séparateur sulfoné pour éliminer les composés contenant de l'azote.
• Utilisez un séparateur PP greffé à l'acide acrylique pour réduire la formation de débris Al et Mn dans le séparateur.
• Éliminer Co et Mn dans l'alliage A2B7 MH pour réduire la formation de débris dans le séparateur.
• Augmentez la quantité d'électrolyte pour réduire la diffusion d'hydrogène dans l'électrolyte.
• Retirez les composants contenant du Cu pour réduire les micro-courts-circuits.
• Utilisez un revêtement PTFE sur l'électrode positive pour supprimer la corrosion.

Comparaison des batteries NiMH à d'autres types

Cellules NiMH vs batteries primaires

Les cellules NiMH sont le choix incontournable pour les appareils à forte consommation, comme les appareils numériques de CAMÉRAS de surveillance, car elles durent plus longtemps que les piles primaires comme les piles alcalines. Voici pourquoi:

• Les cellules NiMH ont une résistance interne plus faible, ce qui signifie qu'elles peuvent gérer des demandes de courant plus élevées sans perdre de capacité.
• Les piles alcalines de type AA offrent une capacité de 2600 mAh à faible demande de courant (25 mA), mais seulement une capacité de 1300 mAh avec une charge de 500 mA.
• Les cellules NiMH peuvent fournir ces niveaux de courant sans aucune perte de capacité.

Cellules NiMH par rapport aux batteries lithium-ion

Les batteries lithium-ion ont une énergie spécifique plus élevée que les batteries NiMH, mais elles sont beaucoup plus chères. De plus, ils produisent une tension plus élevée (3.2 à 3.7 V nominal), vous avez donc besoin de circuits pour réduire la tension si vous souhaitez les utiliser en remplacement des piles alcalines.

Part de marché des batteries NiMH

En 2005, les batteries NiMH ne représentaient que 3% du marché des batteries. Mais si vous cherchez une batterie qui dure, c'est la solution qu'il vous faut !

La puissance des batteries NiMH

Batteries Ni-MH haute puissance

Les piles NiMH sont la solution idéale si vous recherchez une source d'énergie fiable et puissante. Ils sont couramment utilisés dans les piles AA et ont une capacité de charge nominale de 1.1 à 2.8 Ah à 1.2 V. De plus, ils peuvent faire fonctionner de nombreux appareils conçus pour 1.5 V.

Batteries NiMH dans les véhicules électriques et hybrides électriques

Les batteries NiMH sont utilisées depuis des années dans les véhicules électriques et hybrides-électriques. Vous pouvez les trouver dans les General Motors EV1, Toyota RAV4 EV, Honda EV Plus, Ford Ranger EV, scooter Vectrix, Toyota Prius, Honda Insight, Ford Escape Hybrid, Chevrolet Malibu Hybrid et Honda Civic Hybrid.

L'invention de la batterie NiMH

Stanford R. Ovshinsky a inventé et breveté une amélioration populaire de la batterie NiMH et a fondé Ovonic Battery Company en 1982. General Motors a acheté le brevet d'Ovonics en 1994 et à la fin des années 1990, les batteries NiMH étaient utilisées avec succès dans de nombreux véhicules entièrement électriques.

L'encombrement des brevets des batteries NiMH

En octobre 2000, le brevet a été vendu à Texaco, et une semaine plus tard, Texaco a été racheté par Chevron. La filiale Cobasys de Chevron ne fournit ces batteries qu'aux grosses commandes OEM. Cela a créé une charge de brevet pour les grandes batteries automobiles NiMH.

Donc, si vous recherchez une source d'énergie fiable et puissante, les batteries NiMH sont la solution. Ils sont utilisés dans les véhicules électriques et hybrides électriques depuis des années, et ils sont toujours aussi performants. De plus, avec l'invention de la batterie NiMH, vous pouvez être sûr d'obtenir le meilleur produit de qualité. Alors qu'est-ce que tu attends? Obtenez vos piles NiMH dès aujourd'hui !

Que sont les batteries au nickel-cadmium (NiCAD) ?

La première batterie NiCad au monde a été inventée par un scientifique suédois en 1899, et depuis lors, de nombreuses améliorations ont été apportées. Alors, de quoi sont faites ces batteries ?

Composantes

Les batteries NiCAD sont composées de :

• Une plaque d'électrode positive d'oxyde-hydroxyde de nickel (III)
• Une plaque d'électrode négative au cadmium
• Un séparateur
• Un électrolyte d'hydroxyde de potassium

Les usages

Les batteries NiCAD sont utilisées dans une grande variété de produits, tels que :

• Jouets
• éclairage de secours
• Équipement médical
• Produits commerciaux et industriels
• Rasoirs électriques
• Radios bidirectionnelles
• Outils électroportatifs

Avantages

Les batteries NiCAD présentent de nombreux avantages, tels que :

• Ils se chargent rapidement et sont faciles à charger
• Ils sont faciles à stocker et à expédier
• Ils peuvent prendre un nombre élevé de charges
• Mais, ils contiennent des métaux toxiques qui peuvent être nocifs pour l'environnement

Donc voilà, les piles NiCAD sont un excellent moyen d'alimenter vos gadgets et gadgets, mais assurez-vous simplement de les jeter correctement lorsque vous avez terminé !

Tout ce que vous devez savoir sur les batteries NiMH

Les batteries NiMH sont les nouveaux venus, ayant été développées à la fin des années 1960 et perfectionnées à la fin des années 1980. Mais quels sont-ils et pourquoi devriez-vous vous en soucier ? Nous allons jeter un coup d'oeil!

Qu'y a-t-il dans une batterie NiMH ?

Les batteries NiMH sont composées de quatre composants principaux :

• Une plaque d'électrode positive en hydroxyde de nickel
• Une plaque d'électrode négative à ions hydrogène
• Un séparateur
• Un électrolyte alcalin comme l'hydroxyde de potassium

Où sont utilisées les batteries NiMH ?

Les batteries NiMH sont utilisées dans une variété de produits, des batteries automobiles aux instruments médicaux, téléavertisseurs, téléphones portables, caméscopes, appareils photo numériques, brosses à dents électriques, etc.

Quels sont les avantages des batteries NiMH ?

Les batteries NiMH offrent une tonne d'avantages :

• Grande capacité par rapport aux autres batteries rechargeables
• Résiste à la surcharge et à la décharge excessive
• Respectueux de l'environnement : pas de produits chimiques dangereux comme le cadmium, le mercure ou le plomb
• Couper l'alimentation soudainement plutôt qu'un ruissellement lent

Donc, si vous recherchez une batterie fiable et respectueuse de l'environnement, la NiMH est la solution qu'il vous faut !

Batteries Lithium vs NiMH : quelle est la différence ?

Quelles sont les meilleures applications pour les batteries NiMH ?

Êtes-vous à la recherche d'une batterie qui ne vous ruinera pas ? Les batteries NiMH sont la voie à suivre ! Ces packs sont parfaits pour les applications qui ne nécessitent pas une très haute densité d'énergie, comme les téléphones portables, les appareils médicaux et les véhicules électriques. De plus, vous n'avez pas à vous soucier des dangers potentiels associés aux produits au lithium.

Les batteries NiMH ne se déchargent-elles pas d'elles-mêmes et sont-elles sujettes à l'effet mémoire ?

Les batteries NiMH existent depuis le début des années 1970 et ont un bon dossier de sécurité et de fiabilité. Bien qu'elles n'aient pas besoin d'un système de gestion de batterie (BMS) complexe comme les batteries au lithium, vous pouvez toujours obtenir un BMS pour votre pack NiMH pour l'aider à durer plus longtemps et à communiquer avec votre appareil. Et ne vous inquiétez pas, les batteries NiMH ne se déchargent pas et ne souffrent pas de l'effet mémoire.

Les batteries NiMH durent-elles aussi longtemps qu'une batterie au lithium ?

Les batteries NiMH ont une bonne durée de vie, mais elles ne durent pas aussi longtemps que les batteries au lithium. Cependant, ils restent une excellente option si vous recherchez une solution rentable.

Un boîtier pour batterie NiMH personnalisée nécessite-t-il une ventilation similaire à la chimie au lithium ?

Non, les batteries NiMH n'ont pas besoin d'être ventilées comme la chimie du lithium.

Ai-je vraiment besoin d'un BMS pour batterie NiMH ?

Non, vous n'avez pas besoin d'un BMS pour votre batterie NiMH, mais cela peut être utile. Un BMS peut aider votre batterie à durer plus longtemps et à communiquer avec votre appareil.

Quelle est la différence entre NiMH et Lithium en termes de coût global et de taille de batterie ?

En termes de coût et de taille, les batteries NiMH sont la solution ! Ils sont plus rentables à concevoir et à fabriquer, et ils ne nécessitent pas de BMS complexe comme les batteries au lithium. De plus, elles ne prennent pas autant de place que les piles au lithium, vous pouvez donc en installer plus dans la même zone.

Différences

Piles Nimh vs alcalines

En ce qui concerne le NiMH par rapport à l'alcaline, cela dépend vraiment de vos besoins. Si vous recherchez une source d'alimentation rapide et fiable, les piles NiMH rechargeables sont la solution. Ils peuvent durer jusqu'à 5 à 10 ans, vous économiserez donc une tonne d'argent à long terme. D'autre part, si vous avez besoin d'une batterie pour un appareil à faible consommation qui durera quelques mois, les piles alcalines à usage unique sont la solution. Ils sont moins chers et plus pratiques à court terme. Ainsi, en ce qui concerne le NiMH par rapport à l'alcaline, cela dépend vraiment de vos besoins et de votre budget.

QFP

Les batteries NiMH ont-elles besoin d'un chargeur spécial ?

Oui, les batteries NiMH ont besoin d'un chargeur spécial ! La charge des cellules NiMH est un peu plus délicate que celle des cellules NiCd, car le pic de tension et la chute subséquente qui signalent une charge complète sont beaucoup plus petits. Si vous les chargez avec un chargeur NiCd, vous courez le risque de surcharger et d'endommager la cellule, ce qui peut entraîner une capacité réduite et une durée de vie plus courte. Donc, si vous voulez que vos batteries NiMH durent, assurez-vous d'utiliser le bon chargeur pour le travail !

Quel est l'inconvénient d'utiliser ces piles NiMH ?

L'utilisation de piles NiMH peut être un peu pénible. Ils ont tendance à couper le courant soudainement lorsqu'ils manquent de jus, plutôt que de disparaître lentement. De plus, ils se déchargent rapidement. Donc, si vous en laissez un dans un tiroir pendant quelques mois, vous devrez le recharger avant de pouvoir l'utiliser à nouveau. Et si vous avez besoin d'une puissance élevée ou de charges pulsées, comme sur les téléphones cellulaires numériques GSM, les émetteurs-récepteurs portables ou les outils électriques, il vaut mieux utiliser une batterie NiCad. Donc, si vous recherchez une batterie fiable et durable, vous voudrez peut-être chercher ailleurs.

Est-il acceptable de laisser des piles NiMH complètement chargées ?

Oui, il n'y a aucun problème à laisser des piles NiMH complètement chargées ! En fait, vous pouvez les conserver indéfiniment et ils auront encore beaucoup de jus lorsque vous serez prêt à les utiliser. Pas besoin de s'inquiéter qu'ils perdent leur charge au fil du temps. De plus, si vous trouvez qu'ils sont un peu bas, donnez-leur simplement quelques cycles de charge/décharge et ils seront comme neufs. Alors n'hésitez plus et laissez ces batteries NiMH complètement chargées - elles ne s'en soucieront pas !

Combien d'années les batteries NiMH peuvent-elles durer ?

Les piles NiMH peuvent durer jusqu'à 5 ans, mais tout dépend de la façon dont vous les stockez. Conservez-les dans un endroit sec à faible humidité, sans gaz corrosifs et à une température comprise entre -20°C et +45°C. Si vous les stockez dans un endroit très humide ou à des températures inférieures à -20°C ou supérieures à +45°C, vous risquez de vous retrouver avec de la rouille et des fuites de piles. Donc, si vous voulez que vos piles NiMH durent, assurez-vous de les ranger au bon endroit ! De plus, si vous voulez qu'ils durent encore plus longtemps, chargez-les au moins une fois par an pour éviter les fuites et la détérioration. Ainsi, si vous prenez bien soin de vos batteries NiMH, elles peuvent durer jusqu'à 5 ans.

Conclusion

Les piles NiMH sont un excellent moyen d'alimenter vos appareils électroniques et deviennent de plus en plus populaires. Ils sont fiables, durables et respectueux de l'environnement, vous pouvez donc vous sentir bien de les utiliser. De plus, ils sont faciles à trouver et relativement peu coûteux. Donc, si vous cherchez une nouvelle batterie pour votre appareil, NiMH est un excellent choix. N'oubliez pas d'utiliser le bon chargeur et n'oubliez pas de dire "NiMH" avec un sourire - cela rendra votre journée un peu plus lumineuse !

Salut, je suis Kim, une maman et une passionnée de stop-motion avec une formation en création de médias et en développement web. J'ai une énorme passion pour le dessin et l'animation, et maintenant je plonge tête première dans le monde du stop-motion. Avec mon blog, je partage mes apprentissages avec vous.