Chargement des batteries au cadmium nickel

Les fabricants de batteries recommandent de charger lentement une nouvelle batterie au NiCd pendant 24 heures avant son utilisation. Ce processus permet de fournir aux accumulateurs d'un bloc-batterie un niveau de charge égal du fait que chaque accumulateur possède un taux d'auto-décharge différent. La charge initiale à régime lent permet de redistribuer l'électrolyte uniformément afin d'éviter la formation d'endroits secs sur le séparateur qui sont causés par la gravitation de l'électrolyte pendant une longue période d'entreposage

Certains fabricants de batteries ne 'façonnent' pas complètement les accumulateurs avant de les expédier. Une performance complète sera seulement atteinte après une préparation de la batterie en appliquant plusieurs cycles de charge/décharge, soit à l'aide d'un analyseur de batteries soit par leur simple utilisation. Dans certains cas, 50 à 100 cycles de décharge/charge sont requis pour façonner complètement une batterie au nickel. Certains accumulateurs réputés, comme ceux fabriqués par Sanyo et Panasonic, fonctionnent suivant leurs pleines spécifications après 5 à 7 cycles. Les premières lectures peuvent être inconsistantes mais leur niveau de capacité se stabilise une fois qu'ils ont été complètement préparés. Une légère pointe de capacité est observée entre 100 et 300 cycles.

La plupart des accumulateurs rechargeables sont équipés d'un évent de sécurité pour relâcher l'excédent de pression s'ils sont surchargés. L'évent de sécurité d'un accumulateur au NiCd s'ouvre entre 150 and 200 psi. (la pression d'un pneu de voiture est environ 35 psi). Avec un évent " re-scellable " (resealable - 'refermable'), aucun endommagement ne se produit lors de l'ouverture mais un peu d'électrolyte est perdu et le joint de l'évent peut fuir par la suite. L'accumulation d'une poudre blanche autour de l'évent indique des activités d'ouverture.

Les chargeurs rapides disponibles sur le marché ne sont pas souvent conçus dans le meilleur intérêt des batteries. C'est particulièrement vrai pour les chargeurs qui mesurent l'état de charge de la batterie uniquement par détection de la température. Bien que simple et économique, l'interruption de la charge par température absolue n'est pas précise.

Les chargeurs NiCd plus élaborés détectent le taux d'augmentation de la température. Défini comme dT/dt (delta de température/delta de temps), ce système de détection de la charge est moins " dur " pour les batteries que la coupure à une température fixe, mais les accumulateurs ont encore besoin de produire de la chaleur pour déclencher la détection.

Une détection de pleine charge plus précise peut être accomplie à l'aide d'un micro contrôleur qui surveille la tension de la batterie et termine la charge lorsqu'une certaine condition de tension se produit. Une chute de tension signifie un état de pleine charge. Connu sous le nom de " delta de tension négatif " (NDV), ce phénomène est le plus prononcé lors du chargement des batteries au NiCd à des taux de 0,5C et supérieurs. Les chargeurs utilisant le NDV doivent également observer la température de la batterie parce que les accumulateurs vieillissants et ceux qui sont mal appariés (désadaptés) réduisent le delta de tension.

Le chargement rapide améliore l'efficacité de la charge. À 1C, l'efficacité est de 1,1 ou 91 pour-cent et la durée de charge d'un bloc-batterie vide est légèrement supérieure à une heure. Sur une charge à 0,1C, l'efficacité chute à 1,4 ou 71 pour-cent et la durée de la charge est d'environ 14 heures. Sur une batterie partiellement chargée ou sur une qui ne peut pas maintenir sa pleine capacité, la durée de charge sera en conséquence plus courte.

Pendant les premiers 70% du cycle de charge, l'acceptation de la charge d'une batterie au NiCd est proche de 100 pour-cent. Presque toute l'énergie est absorbée et la batterie reste froide. En fait, des courants ayant plusieurs fois la valeur du taux-C peuvent être appliqués sans causer une accumulation de chaleur. Les chargeurs ultra-rapides tirent profit de ce phénomène pour charger une batterie à un niveau de 70 pour-cent dans l'espace de quelques minutes. Ensuite la charge continuera à un régime plus faible jusqu'à ce qu'elle soit pleinement chargée.

Une fois les 70 pour-cent atteints, la batterie perd progressivement sa faculté de pouvoir accepter la charge. La pression s'élève et la température augmente. Pour essayer de gagner quelques points supplémentaires de capacité, certains chargeurs permettent une courte période de surcharge. La Figure 1 illustre la relation entre la tension, la pression et la température de l'accumulateur lors de la charge d'une batterie au NiCd.


Figure 1: Caractéristiques de charge d'un accumulateur NiCd.
Les caractéristiques de tension de l'accu, de pression et de température sont similaires à celles d'un accumulateur NiMH.

Les batteries à ultra-haute capacité au NiCd ont tendance à chauffer plus que les batteries standard au NiCd si chargées à 1C ou au-delà. Ce phénomène est en partie du à l'augmentation de l'impédance interne de l'accumulateur. Afin de diminuer l'accumulation de température mais de conserver toutefois des durées de charge courtes, les chargeurs élaborés appliquent un courant élevé lors de l'étape initiale de charge puis le diminuent afin de rester en harmonie avec l'acceptation de la charge.

L'intercalage d'impulsions de décharge entre les impulsions de charge améliore l'acceptation de la charge des batteries au nickel. Couramment appelée méthode à " charge inverse ou à renvois " (reverse load / burp), elle permet d'obtenir une plus grande surface sur les électrodes afin d'améliorer la recombinaison des gaz générés lors de la charge. Les résultats montrent une meilleure performance, un phénomène réduit de mémoire et une durée d'utilisation rallongée.

Après la charge rapide initiale, certains chargeurs appliquent une charge de remplissage temporisée, suivie d'une charge à régime lent. La charge à régime lent recommandée pour le NiCd se situe entre 0,05C et 0,1C. Du fait des problèmes de " mémoire " et des soucis de compatibilité avec le NiMH, les chargeurs modernes ont tendance à utiliser des courants de charge en régime lent plus faibles.