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

C'est une question qui se pose très souvent dans notre travail quotidien.

On considère généralement que les batteries Ni-MH ne peuvent pas remplacer les piles jetables en raison de leur tension inférieure. Cela ne concerne cependant que certains appareils - généralement à faible consommation d'énergie et souvent dans une configuration où les piles sont connectées en série par 3-4 unités.
Dans les appareils à forte consommation d'énergie, la batterie Ni-MH affichera même une tension plus élevée que la pile alcaline et fonctionnera certainement plus longtemps.
Cela se produit parce que la valeur de 1,2V est la tension moyenne en fonctionnement (décharge) de la batterie Ni-MH. Une batterie Ni-MH complètement chargée peut atteindre une tension dépassant 1,4V. Elle atteint donc le niveau de tension d'une nouvelle pile alcaline.

En résumé - oui, dans la grande majorité des appareils les accumulateurs Ni-MH fonctionneront au moins aussi bien que les piles alcalines jetables.

Comparaison des caractéristiques de décharge d'un accumulateur Ni-MH de haute qualité (everActive Professional Line 2600) par rapport aux piles alcalines des principales marques commerciales. Courant de décharge : 500 mA, nature de la charge : continue. 

Une charge de 500 mA est assez exigeante pour les piles alcalines - c'est la consommation typique de nombreuses lampes de poche, de moulins électriques pour épices, etc. - dans de telles applications, les piles alcalines ne fonctionnent pas de manière optimale. Pour des appareils encore plus exigeants - par exemple, les flashs - la consommation de courant est encore plus élevée (même plusieurs fois) - dans ces applications, la différence de performance entre l'accumulateur Ni-MH et la pile alcaline sera encore plus marquée en faveur de l'accumulateur. 

Avec un courant de décharge de 500 mA, un bon accumulateur fonctionnera environ deux fois plus longtemps que des piles alcalines solides. Un test sous haute charge révèle les imperfections des piles alcalines et indique clairement l'avantage des accumulateurs nickel-hydrure.

Comparaison des caractéristiques de décharge d'un accumulateur Ni-MH de haute qualité (everActive Professional Line 2600) par rapport aux piles alcalines des principales marques commerciales. Courant de décharge : 100 mA, nature de la charge : continue

Une charge de 100 mA est plus modérée - cette consommation de courant est souvent celle des lampes de poche les plus simples, des jouets non compliqués, des microphones sans fil, des émetteurs. Dans ces conditions, les caractéristiques de l'accumulateur sont encore plus favorables par rapport à la pile alcaline. Un accumulateur Ni-MH fraîchement chargé de 1,2V maintient une tension plus élevée que la pile de 1,5V pendant une grande partie du cycle de travail. Cependant, le temps de fonctionnement total peut être légèrement plus long avec une pile jetable. De plus, il convient de garder à l'esprit que la tension de l'accumulateur Ni-MH diminue avec le temps pendant le stockage, c'est pourquoi souvent les appareils utilisés de manière irrégulière fonctionnent mieux avec des piles alcalines.

Des appareils tels que les télécommandes, les stations météo, les horloges, les multimètres électroniques nécessitent encore moins de courant pour fonctionner (souvent beaucoup moins) - dans ces appareils, les piles alcalines fonctionnent généralement beaucoup plus longtemps et de manière plus prévisible.

Ce qui ressort clairement des deux graphiques, c'est la courbe de décharge plate de l'accumulateur Ni-MH. Les accumulateurs dans les deux cas maintiennent une tension supérieure à 1,2V pendant la majeure partie du temps. Cette caractéristique présente de nombreux avantages - par exemple, un modèle télécommandé accélère toujours avec enthousiasme et rapidement, et un moulin à poivre fonctionne toujours avec une efficacité élevée et constante. Cependant, dans le cas de nombreux appareils, cette caractéristique de décharge empêche une lecture correcte et une évaluation de l'état de charge de la batterie - selon l'appareil, l'indicateur de faible batterie ne s'allume pas au bon moment - soit beaucoup trop tôt, soit trop tard, au moment où l'appareil refuse déjà de fonctionner. C'est pourquoi, malgré les avantages évidents des accumulateurs, dans certaines applications, les piles alcalines standard sont plus fiables et prévisibles.

Piles alcalines vs accumulateurs - faits

Pour bien comprendre cette question, il faut être conscient des différences entre les piles jetables et les accumulateurs Ni-MH. Nous expliquerons le sujet à l'aide des populaires "piles" AA et AAA. Comme représentant des piles jetables, nous évoquerons les piles alcalines - ce sont les piles jetables les plus universelles et assez efficaces, largement disponibles sur le marché.
Données techniques de base.

Pile alcaline :

• tension nominale : 1.5V /élément,
• capacité jusqu'à environ 1400 mAh pour AAA/LR03 et 2900 mAh pour AA/LR6,
• résistance interne >200mΩ - dédiées aux appareils à faible ou modéré besoin en énergie,
• durée de conservation - généralement 5-10 ans à partir de la date de production,
• tendance à fuir.

Accumulateur Ni-MH :

• tension nominale : 1.2V /élément,
• capacité jusqu'à environ 1100 mAh pour AAA/R03 et 2700 mAh pour AA/R6,
• résistance interne 50-100 mΩ - adaptés aux appareils à forte consommation de courant,
• durée de conservation - non applicable,
• chute de tension automatique dans le temps.

En analysant brièvement les paramètres ci-dessus, nous remarquons que les piles ont théoriquement une tension plus élevée et des capacités légèrement supérieures.

En pratique, 1.2V pour un accumulateur est par définition une tension moyenne du cycle de travail (pendant la décharge dans l'appareil), tandis que 1.5V est la tension de sortie (pour une pile alcaline neuve, non utilisée). Dans la plupart des appareils, la plage de tensions de fonctionnement des piles et des accumulateurs Ni-MH se chevauche et les piles n'ont pas d'avantage dans ce domaine.

La situation est similaire pour la capacité - la capacité plus élevée des piles alcalines n'est atteinte que lors de décharges à faibles courants - en dessous de 50 mA. Lors d'une décharge de 500 mA (consommation typique pour de nombreuses lampes de poche), les capacités atteintes seront même inférieures de moitié.

Les accumulateurs Ni-MH montrent de légères pertes de capacité dans les mêmes conditions - indépendamment du courant de décharge. De plus, en raison de leur résistance interne beaucoup plus faible, la chute de tension pendant le fonctionnement est beaucoup plus faible - en particulier dans les appareils exigeants.

Un autre inconvénient des piles alcalines est une caractéristique peu flatteuse - chaque pile alcaline, même stockée/utilisée dans des conditions favorables, finira par fuir - en raison de sa décharge complète ou de son ancienneté. Les accumulateurs Ni-MH sont très résistants aux fuites - dans leur cas, une éventuelle fuite doit être clairement provoquée.

Il en résulterait que les accumulateurs ont de meilleures caractéristiques dans presque tous les aspects. Mais est-ce vraiment le cas ?

Malheureusement, la réponse n'est pas simple. Les accumulateurs Ni-MH ne sont pas sans défauts. Les accumulateurs présentent une tension de sortie légèrement inférieure (au début) par rapport à la pile alcaline, de plus, cette tension diminue automatiquement même pendant le stockage. Certains appareils ne peuvent pas fonctionner correctement à des niveaux de tension plus bas - la situation se détériore encore avec le temps.

Les accumulateurs sont par nature à haute capacité - les utiliser dans des appareils à très faible consommation d'énergie entraîne une augmentation rapide de la résistance interne - ce qui réduit leur durée de vie et entraîne un nombre beaucoup plus faible de cycles de charge/décharge. Les accumulateurs, en particulier ceux de la plus haute capacité, peuvent également être légèrement plus grands (plus épais) que les piles jetables, ce qui peut également poser problème dans de rares cas.

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Auteur : Michał Seredziński
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