Réparation des batteries Cd-NiREPCDNI1

1 Le Problème
2 La résolution
2.1 Principe
2.2 Mode opératoire
2.2.1 Pré-Vérification
2.2.2 Charge du condensateur
2.2.3 Décharge du condensateur
2.2.4 Post-Vérification
3 Conclusions

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Avant propos

Ce sujet fait partie des problèmes que l'on rencontre avec les petites batteries Cadmium Nickel lorsqu'elles commencent à vieillir (et uniquement ce type pour être précis).

Après d'autres articles sur les économies d'énergie et les problèmes de Société, voici une possibilité de faire durer un peu plus un produit très utilisé.
C'est un article très court, car le sujet est simple. La solution revient à un éminent collègue dont je ne sais s'il est toujours de ce monde, mais qui me laissera un mot s'il se reconnaît…(L….U).

Cette réparation reste cependant réservée aux ÉLECTRICIENS ou ÉLECTRONICIENS CONFIRMÉS car elle présente des opérations délicates pour un non spécialiste.

Cet article est un article "ROUGE" réellement réservé aux pros. Pour les autres faites vous aider d'un pro, car il y a derrière tout cela une expérience que seule les pros maîtrisent. 50 000 µF voire 0.1 Farad c'est du sérieux surtout à Plus de 40 Volts !

1 Le Problème

Lorsqu'un pack de batteries Cadmium Nickel (pour petite perceuse, par exemple), baisse en performances, et si l'on est un peu plus curieux, on démonte et on s'aperçoit qu'un ou plusieurs des éléments sont en court-circuit (CC en abréviation).
Le pack donne bien tant que les autres éléments peuvent fournir une "bonne tension", et dès que l'on attaque la partie "plate de la courbe de décharge" des bons éléments, il y a toujours de l'énergie mais avec une tension beaucoup plus faible qui se révèle très souvent insuffisante.
(Le même problème existe avec les éléments unitaires, et en particulier dans les petits éclairages de jardin avec cellule photovoltaÏque)

La recherche de l'élément défectueux est simple, tout bêtement avec un contrôleur universel. L'élément défectueux est caractérisé par une superbe tension nulle aux bornes.

La recharge d'un tel élément est donc impossible puisqu'il se comporte comme un court-circuit pour des valeurs de courant normal de charge (absence de fcem). La décharge par un court circuit externe est également impossible puisqu'elle n'a pas de sens vu qu'il n'y a pas de charge et que le court-circuit qu'il soit interne ou externe reste fonctionnellement identique !

En conclusion un élément ainsi en défaut est équivalent à un bout de fil de cuivre !

La panne en elle-même est constituée par des "filaments électrolytiques" entre anode et cathode. Vous avez peut-être déjà rencontré ce problème avec certains circuits imprimés de mauvaise qualité, où l'étain se ramifie ainsi et provoque des courts-circuits entre pistes.
Ces CC sont très fins mais suffisants à la fois pour rendre l'élément inopérant et assurer de plus sa décharge complète.

Ces filaments sont capables de tenir à plusieurs Ampères, et pour éviter des phénomènes explosifs dangereux, il est nécessaire de raisonner en termes d'énergie et non de tensions ou courants (De nature permanente).

2 Résolution

2.1 Principe

Il n'y a pas d'autre solution que de donner suffisamment d'énergie pour faire sauter ces petits fusibles constitués par ces aigrettes conductrices.

Pour fournir une énergie importante, sans risques, il est nécessaire que le temps soit très court. Alors quoi de mieux qu'un bon vieux condensateur…C'est la raisonREPCDNI2 pour laquelle on ne fera aucune allusion au temps, car il sera représenté simplement par une fraction de seconde, (avec pour valeur Téta=RC)

Ce ne sera pas n'importe quel condensateur, mais un "gros chimique" d'au moins 20 000 µF (idéalement 50 000 µF TS 50 V)chargé de 30 à 48 volts (continus naturellement).

Pour ma part j'utilise un 0.1 Farad (100 000 µF) chargé à 40 V. Si vous n'avez pas ce type de condensateur, il ne faut pas en acheter car cela coûte une fortune. Il faut le récupérer sur de vieilles alimentations industrielles. (ça a la tête d'un gros pétard, et ça porte familièrement ce nom chez les pros)

On se rappelle les formules de la quantité d'électricité (exprimée en Coulombs) avec la capacité et la tension   Q=CU, et quand à l'énergie emmagasinée, celle-ci est donnée par W (en joules) =1/2Q.U ou 1/2CU² (C en Fards et U en Volts).

L'énergie nécessaire à un tel acte "désespéré" est donc = ½*0.1*(40)²=80 Joules pour mon matériel.

Cette valeur représente à mon avis un maximum pour des petites cellules de 450 mA/h à 1600 mA/h. Le minimum étant d'environ une dizaine de Joules.
On remarquera qu'il faut de l'énergie pour fondre ces filaments métalliques internes…En faisant un rapprochement aux puissances pour mieux peser cette énergie, on peut traduire 80 Watts durant une seconde ou 400 Watts durant 0.2 secondes. (Ces 0.2 secondes sont voisines du temps de décharge à 80% lorsque l'on touche la borne du condensateur)

2.2 Mode opératoire

ATTENTION aux imprudents, car même si le phénomène n'est à priori pas dangereux par les tensions en cause, il le reste à cause du courant très élevé et il y a des projections d'étincelles et peut-être des risques d'explosion de l'élément. Cela ne m'est jamais arrivé, mais vous devez porter des lunettes et même des gants et habits ne risquant rien.
ATTENTION aussi aux polarités lors de la charge et de la décharge du condensateur. Des inversions de polarité sont toujours dangereuses quelques soient les appareils…

2.2.1 Pré-Vérification

Vérifiez que vous ne vous êtes pas trompé d'élément et qu'il y a bien 0 VOLTS aux bornes de l'élément Cd_Ni.

2.2.2 Charge du condensateur

Charger le condensateur chimique avec une résistance en série pour ne pas faire sauter votre belle alimentation (Qui n'a peut-être pas de limitation de courant ?). Le PLUS alimentation sur le PLUS Condensateur et le moins au moins. (Le calcul de la résistance est simple R=U/I avec U la tension de charge et I le courant maxi de votre alim)
Quand la tension sera arrivée (ou presque) à la valeur nominale, débranchez tout et attention aux objets métalliques qui pourraient court-circuiter les bornes (c'est comme une batterie de voiture) Le temps de charge sera aussi Téta=RC donc si vous chargez avec un courant de type "omnibus" il faudra du temps…

2.2.3 Décharge du condensateur

(Sur ces gros condensateurs, les connexions sont toujours à bornes avec vis à cause des courants élevés).
Prendre le gros chimique et serrer LA vis de connexion du pôle MOINS sur le pôle MOINS de la petite batterie Cd_Ni.
Serrer ensuite la vis du pôle PLUS du chimique (Sans rien de connecté)

Raccorder l'autre pôle de l'élément Cd_Ni sur un fil de câblage.

Ne pas s'affoler sur ce qui suit, ce n'est pas dangereux mais ça va faire  "PAN" avec une petite gerbe d'étincelles… C'est la raison pour laquelle il faut des LUNETTES et ne pas travailler en zone dangereuse (gaz ? etc…)

Prendre l'autre bout du fil et TOUCHER FRANCHEMENT la vis du pôle PLUS du condensateur chimique, en maintenant le fil sur la vis au moins une seconde (ne pas avoir peur et trembler !)….C'est l'intensité initiale très élevée qui va assurer la volatilisation des pseudo-fusibles...!

Le fil reste parfois légèrement soudé sur la vis, mais ce n'est pas grave, ça casse rapidement.

(Ne pas faire l'inverse en reliant le condensateur et en touchant la batterie, car vous pourriez percer le métal enveloppe très fin de la batterie)

2.2.4 Post-Vérification

Débranchez tout et mesurez la valeur de la tension aux bornes de l'élément. Vous devriez trouver environ de 0.6 Volts jusqu'à 1.2 Volts et en tous cas plusieurs centaines de millivolts qui représentent le reste d'énergie emmagasinée après la fusion des CC. (Si il y a tension, il n'y a plus CC !).

L'opération est alors réussie et il reste à charger normalement l'élément avec votre chargeur habituel pour 1 élément.

Si il y a toujours Zéro Volts, c'est un échec, et il y a lieu de recommencer avec si possible un peu plus de tension (ATTENTION à la tension de service du condensateur…!) risque d'explosion en cas de dépassement et sur ce volume de condensateur, c'est réellement dangereux).

Ne pas dépasser 80 à 100 Joules me semble nécessaire par mesure de sécurité.
(1 Joule est l'énergie développée équivalente à 1 Watt durant 1 seconde).

Marquer cette petite batterie pour reconnaître qu'elle a subi le "traitement miracle". Si elle revient trop souvent à la "fontaine aux Coulombs", il faudra évidemment la remplacer.

3 Conclusions

Ce n'est pas un remède miracle, mais cela PROLONGE ces petites batteries, et cela contribue à la protection de la nature en diminuant le recyclage (voire pire hélas) mais aussi les productions inutiles. C'est donc une solution d'attente avant remplacement, et cela n'a pas d'autre prétentions.

Merci pour la planète, car je rappelle que le cadmium est un poison violent sous toutes ses formes.

Lorsque ce sera la fin réelle de vos batteries redonnez les à votre revendeur dans la corbeille située à l'entrée ou dans les bacs spécialisés des "déchetteries". JAMAIS aux ordures ménagères !

Attention PAN !

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