Batterie Nickel-Cadmium Ni-Cd

Comment fonctionne une batterie Nickel-Cadmium ?

Une batterie Ni-Cd est un accumulateur rechargeable utilisant le nickel et le cadmium comme matériaux actifs et un électrolyte alcalin. La tension nominale d'une cellule est de 1,2 V.

Dans une installation industrielle, les cellules peuvent être assemblées en série afin d'obtenir la tension nominale souhaitée. Le nombre d'éléments dépend donc directement de la tension du système à alimenter.

Pourquoi utiliser une batterie Ni-Cd en environnement industriel ?

La technologie Nickel-Cadmium reste particulièrement intéressante lorsqu'une installation impose des contraintes que des batteries plus conventionnelles supportent difficilement.

• Forte puissance disponible : certaines constructions Ni-Cd présentent une faible résistance interne et sont adaptées aux appels de courant importants.
• Utilisation stationnaire : la technologie convient aux installations de secours devant rester disponible pendant de longues périodes.
• Résistance mécanique : certaines batteries industrielles Ni-Cd sont spécialement développées pour les environnements soumis aux chocs et aux vibrations.
• Large choix de profils de décharge : selon la construction des électrodes, une batterie peut privilégier l'autonomie ou la puissance à court terme.
• Adaptation aux températures difficiles : les gammes industrielles Ni-Cd peuvent être conçues pour fonctionner dans des plages de température particulièrement étendues.

Ces performances ne sont cependant pas identiques pour toutes les batteries Ni-Cd. Il faut toujours se référer aux caractéristiques de la gamme et du modèle sélectionnés.

Pour quelles applications choisir une batterie Nickel-Cadmium ?

Les batteries Ni-Cd industrielles sont principalement utilisées lorsque la continuité de service et la disponibilité immédiate de l'énergie sont prioritaires.

• UPS et alimentations sans interruption : maintien des équipements critiques lors d'une défaillance du réseau.
• Installations stationnaires : centrales électriques, postes électriques et systèmes industriels.
• Éclairage de secours : alimentation de systèmes de sécurité en cas de coupure.
• Télécommunications : alimentation de secours de certains équipements et infrastructures.
• Systèmes de commande et de signalisation : infrastructures industrielles ou de transport.
• Démarrage de groupes électrogènes : avec les batteries spécialement dimensionnées pour fournir de très fortes intensités sur une courte durée.

Ni-Cd ou batterie au plomb ?

Une batterie Nickel-Cadmium et une batterie au plomb ne doivent pas être choisies uniquement en fonction de leur capacité en Ah. Leur électrochimie, leur tension par cellule, leur comportement en décharge et leurs conditions de charge sont différents.

Une cellule Ni-Cd fournit nominalement 1,2 V, contre environ 2 V pour une cellule plomb. La constitution d'un parc et le nombre d'éléments nécessaires sont donc différents.

Le choix dépend notamment de la durée de secours recherchée, du courant maximal demandé, de la température de fonctionnement, du niveau de maintenance acceptable et des caractéristiques du chargeur ou redresseur utilisé.

Batteries Ni-Cd ouvertes et constructions spécifiques

La catégorie Nickel-Cadmium peut regrouper plusieurs architectures. Les cellules industrielles ouvertes à électrolyte liquide font notamment l'objet de la norme IEC 60623, qui définit des exigences et méthodes d'essai pour les cellules et systèmes Nickel-Cadmium prismatiques destinés aux applications industrielles.

Certaines technologies utilisent également des conceptions particulières d'électrodes afin d'améliorer la puissance, la résistance mécanique ou la durée de service. C'est notamment le cas de la technologie à structure fibreuse FNC développée par HOPPECKE.

Choisir la batterie adaptée au profil de décharge

La capacité en Ah ne suffit pas pour dimensionner correctement une batterie industrielle Ni-Cd. Deux batteries de capacité similaire peuvent fournir des performances très différentes selon leur construction.

Avant de choisir une référence, il faut notamment connaître :

• la tension DC du système ;
• la durée d'autonomie nécessaire ;
• le courant continu demandé ;
• les éventuels appels de courant très élevés ;
• la température de fonctionnement ;
• le profil de charge disponible ;
• les contraintes d'installation et de maintenance.

Pour une installation critique, le dimensionnement doit donc être réalisé à partir des tableaux de décharge du fabricant et non uniquement à partir de la capacité nominale affichée.

Charge, entretien et sécurité

Une batterie Ni-Cd nécessite un système de charge adapté à son électrochimie. Un chargeur ou un redresseur prévu uniquement pour une batterie au plomb ne doit pas être considéré comme compatible sans validation de ses réglages et du fabricant.

Les modèles ouverts nécessitent également le respect des prescriptions du constructeur concernant la ventilation, le niveau d'électrolyte, les opérations de maintenance et les équipements de protection.

Les installations industrielles de forte capacité doivent être réalisées et entretenues par du personnel qualifié, en respectant la documentation de la batterie et les règles applicables à l'installation.