Accumulateurs - Accumulateurs à oxyde de nickel

Auteur(s) : Jack ROBERT, Jean ALZIEU

Date de publication : 10 févr. 2005 | Read in English

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Sommaire
Médias

Présentation

1 - Accumulateur nickel-cadmium

1.1 - Introduction
1.2 - Réactions électrochimiques et grandeurs associées
1.3 - Constitution des accumulateurs nickel-cadmium
1.4 - Caractéristiques électriques et champ d’application
1.5 - Effet mémoire

2 - Accumulateur nickel-fer

2.1 - Introduction
2.2 - Réactions électrochimiques et grandeurs associées
2.3 - Constitution des accumulateurs nickel-fer
2.4 - Performances de l’accumulateur nickel-fer

3 - Accumulateur étanche nickel-hydrure métallique

3.1 - Introduction
3.2 - Électrode à hydrogène
3.3 - Processus électrochimiques
3.4 - Réalisation des accumulateurs étanches Ni-MH
3.5 - Performances de l’accumulateur étanche Ni-MH

Présentation

RÉSUMÉ

Cet article est consacré aux accumulateurs dont le matériau actif positif de l’électrode est l’oxyhydroxyde de nickel, notamment les accumulateurs nickel-cadmium, nickel-fer ou nickel- hydrure métallique, les plus récents. Dans ces différents accumulateurs, le nickel, réduit pendant la décharge, est associé à divers matériaux négatifs. Sont détaillés successivement les réactions dont sont le siège ces accumulateurs, leur constitution, puis leurs caractéristiques et performances.

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Auteur(s)

Jack ROBERT : Professeur émérite à l’université Paris Sud XI
Jean ALZIEU : Ingénieur-chercheur à Électricité de France

INTRODUCTION

On dit « accumulateur nickel-cadmium » ou « nickel-fer » ou « nickel- zinc »… En fait, le matériau actif positif est de l’oxyhydroxyde de nickel NiO(OH), où le nickel est à l’état d’oxydation 3. Ce composé se transforme pendant la décharge en hydroxyde de nickel Ni(OH) ₂ où le nickel est à l’état d’oxydation 2. Ainsi le nickel, siège d’une réduction pendant la décharge, est un matériau positif d’électrode. Il est associé à divers matériaux négatifs. Historiquement, les premiers ont été le cadmium et le fer en 1900, le zinc en 1930, l’hydrogène après 1960, les matériaux hydrurables après 1985. Les systèmes Ni-Cd et Ni-Fe sont respectivement traités aux paragraphes 1 et 2 . Le système Ni-Zn n’a pas véritablement connu à ce jour de succès commercial du fait de la durée de vie limitée de l’électrode de zinc. Cette situation pourrait évoluer du fait des efforts consentis en faveur du véhicule électrique. L’accumulateur étanche Ni-H ₂ est un dispositif hybride qui met en œuvre deux technologies, celle de l’accumulateur au niveau de l’électrode à oxyde de nickel et celle des piles à combustibles au niveau de l’électrode à hydrogène. Enfin le système nickel-hydrure métallique (Ni-MH) est traité au paragraphe 3 . Ces matériaux négatifs sont plus performants que le nickel dans la mesure où ils échangent deux électrons tandis que l’hydrogène est plus léger. Mais le nickel s’est imposé comme matériau positif du fait de la robustesse des électrodes auxquelles il conduit. Ces dernières ont des durées de vie exceptionnelles qui peuvent atteindre plusieurs milliers de cycles.

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