Quelles sont les différences entre une batterie Ni-MH 1,2 V et une pile alcaline 1,5 V ?

C’est une question qui revient très souvent dans notre travail quotidien.

On pense généralement que les piles Ni-MH ne peuvent pas remplacer les piles jetables en raison de leur tension plus basse. Cependant, cela ne s’applique qu’à certains appareils - généralement à faible consommation d’énergie et généralement dans une configuration où les batteries sont connectées en série de 3-4 pièces.
Dans les appareils à forte consommation d’énergie, une pile Ni-MH affichera une tension encore plus élevée qu’une pile alcaline et durera beaucoup plus longtemps.
En effet, la valeur de 1,2 V est la tension moyenne de fonctionnement (décharge) d’une batterie Ni-MH. Une batterie Ni-MH complètement chargée peut atteindre une tension supérieure à 1,4 V. Il est donc comparable au niveau de tension d’une pile alcaline neuve.

Pour résumer - oui, dans la grande majorité des appareils, les piles rechargeables Ni-MH fonctionneront au moins aussi bien que les piles alcalines jetables.

Comparaison des caractéristiques de décharge d’une batterie rechargeable Ni-MH (everActive Professional Line 2600) de haute qualité avec des piles alcalines de grandes marques commerciales. Courant de décharge : 500 mA, caractère de charge : continu. 

Une charge de 500 mA est assez exigeante pour des piles alcalines - c’est la consommation de courant typique de nombreuses torches, jouets, moulins à épices électriques, etc. - Dans de telles applications, les piles alcalines ne fonctionnent pas de manière optimale. Dans le cas d’appareils encore plus exigeants - par exemple les lampes flash - la consommation de courant est encore plus élevée (même à plusieurs reprises) - dans de telles applications, la différence de performance entre une pile Ni-MH et une pile alcaline sera encore plus élevée en faveur de la batterie. 

Avec un courant de décharge de 500 mA, une bonne pile durera environ deux fois plus longtemps que les piles alcalines solides. Le test à charge élevée met en évidence les imperfections des piles alcalines et indique clairement l’avantage  des piles nickel-hydrure métallique.

Comparaison des caractéristiques de décharge d’une batterie rechargeable Ni-MH (everActive Professional Line 2600) de haute qualité avec des piles alcalines de grandes marques commerciales. Courant de décharge : 100mA, caractère de charge : continu

Une charge de 100 mA est plus modérée - il s’agit souvent de la consommation électrique des lampes de poche les plus simples, des jouets simples, des microphones sans fil, des microports. Dans ces conditions, les caractéristiques de la pile sont encore plus favorables que celles d’une pile alcaline. Une batterie Ni-MH 1,2 V fraîchement chargée maintient une tension plus élevée qu’une batterie 1,5 V pendant une partie importante du cycle de service. Cependant, la durée de fonctionnement totale peut déjà être légèrement plus longue sur une batterie jetable. De plus, il convient de garder à l’esprit que la tension sur la pile Ni-MH diminue avec le temps pendant le stockage, de sorte que souvent les appareils utilisés de manière irrégulière fonctionnent mieux avec des piles alcalines.

Les appareils tels que les télécommandes, les stations météorologiques, les horloges, les multimètres électroniques nécessitent encore moins d’électricité (plusieurs fois moins) pour fonctionner - dans de tels appareils, les piles alcalines durent généralement beaucoup plus longtemps et de manière plus prévisible.

Ce qui est frappant dans les deux graphiques, c’est la caractéristique de décharge plate de la batterie Ni-MH. Dans les deux cas, les batteries rechargeables maintiennent une tension supérieure à 1,2 V la plupart du temps. Cela présente de nombreux avantages - par exemple, le modèle télécommandé accélère toujours avec impatience et rapidité, et le moulin à poivre fonctionne toujours avec une efficacité élevée et uniforme. Cependant, dans le cas de nombreux appareils, de telles caractéristiques de décharge rendent impossible la lecture et l’évaluation correctes de l’état de charge de la batterie - selon l’appareil, l’indicateur de batterie faible ne s’allume pas au bon moment - soit beaucoup trop rapidement, soit trop tard, lorsque l’appareil  ne coopère plus. Par conséquent, malgré les avantages évidents des piles rechargeables, les piles alcalines standard sont plus fiables et prévisibles dans certaines applications.

Piles alcalines et piles rechargeables - faits

Pour bien comprendre ce problème, vous devez être conscient des différences entre les batteries à usage uniqueet des batteries Ni-MH. Nous allons expliquer le sujet sur l’exemple des populaires AA et AAA « doigts ». En tant que représentant des piles jetables, nous mentionnerons les piles alcalines - ce sont les piles jetables les plus universelles et les plus efficaces, couramment disponibles sur le marché.
Données techniques de base.

Pile alcaline :

• tension nominale : 1,5V / cellule,
• capacité jusqu’à env. 1400 mAh pour AAA/LR03 et 2900 mAh pour AA/LR6,
• résistance interne >200mΩ - dédiée aux appareils à demande d’énergie faible ou modérée,
• durée de conservation - généralement 5 à 10 ans à compter de la date de production,
• tendance à déborder/fuir.

Batterie Ni-MH rechargeable :

• tension nominale : 1,2 V / cellule,
• capacité jusqu’à environ 1100 mAh pour AAA/R03 et 2700 mAh pour AA/R6,
• résistance interne 50-100 mΩ - convient aux appareils à forte consommation de courant,
• durée de conservation - sans objet,
• chute de tension à action automatique au fil du temps.

Une analyse superficielle des paramètres ci-dessus montrera que les batteries ont théoriquement une tension plus élevée et des capacités légèrement plus élevées.

En pratique, on suppose que 1,2 V pour la batterie est la tension moyenne du cycle de service (lorsqu’elle est déchargée dans l’appareil), tandis que 1,5 V est la tension de sortie (pour une pile alcaline neuve et non utilisée). Dans la plupart des appareils, la plage de tension de fonctionnement des batteries Ni-MH et des batteries rechargeables coïncide et les batteries n’ont pas d’avantage dans ce domaine.

Il en va de même pour la capacité - une capacité plus élevée des piles alcalines n’est obtenue que lorsqu’elles sont déchargées avec de faibles courants - inférieurs à 50 mA. Avec une décharge de 500 mA (consommation de courant typique pour de nombreuses lampes de poche, par exemple), les capacités atteintes seront jusqu’à la moitié moins faibles.

Les batteries Ni-MH présentent de légères pertes de capacité dans les mêmes conditions, quel que soit le courant de décharge. De plus, en raison de la résistance interne beaucoup plus faible, la chute de tension pendant le fonctionnement est beaucoup plus faible, en particulier dans les appareils exigeants.

Il y a une autre caractéristique tristement célèbre qui milite contre les piles alcalines - chaque pile alcaline, même si elle est stockée / utilisée dans des conditions favorables, tombera en panne un jour - à la suite de sa décharge complète ou de son âge. Les piles Ni-MH sont très résistantes aux déversements - dans leur cas, une éventuelle fuite doit être clairement provoquée.

D’après ce qui précède, il semblerait que les batteries aient de meilleurs paramètres dans presque tous les aspects. Mais en êtes-vous sûr ?

Malheureusement, la réponse n’est pas claire. Les batteries rechargeables Ni-MH ne sont pas sans inconvénients. Les piles ont une tension de sortie légèrement inférieure (au début) par rapport à une pile alcaline, de plus, cette tension chute automatiquement même pendant le stockage. Certains appareils ne sont pas en mesure de fonctionner correctement à des niveaux de tension inférieurs – la situation s’aggrave encore avec le temps.

Les batteries sont intrinsèquement à courant élevé - leur utilisation dans des appareils à très faible consommation d’énergie entraîne une augmentation rapide de la résistance interne, ce qui raccourcit leur durée de vie, ce qui entraîne beaucoup moins de cycles de charge/décharge. Les piles rechargeables, en particulier celles de capacité la plus élevée, peuvent également être légèrement plus grandes (plus épaisses) que les piles jetables, ce qui peut également être problématique dans de rares cas.

Auteur : Michał Seredziński
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