Faire le plein d'eau de ces batteries

Regagner la pleine capacité de la batterie

• Plus vous sollicitez l'autonomie, mieux la batterie se charge et aura donc de l'autonomie.
• A contrario, un usage réduit régulier réduira la charge donc la capacité.

Autonomie

Ils temoignent sur leur usage

Electrolyte

Il faudrait une sonde-pHmètrique dans l'électrolyte de chaque bloc STM5 pour juger de la pertinence d'ajout de K-OH mais c'est techniquement compliqué et couteux.

Mesures intéressantes sur le site de elweb. Une densité relevée à 1,20g/cm3 correspond à de l'électrolyte potassique presque pur en densité, trés peu dilué, car la densité d'origine Saft est de de 1,21g/cm3.

Un densimètre qui descend jusqu'à 1,00g/cm3 révèle de l'eau pure. Au-dessus de 1,00 jusqu'à 1,20 environ c'est la densité apportée par la potasse.
Attention de ne pas utiliser un pèse-acide auto déjà employé dans une batterie plomb pour peser une batterie cadmium nickel, les traces d'acide présentes vont détruire la base(potasse), c'est chimiquement l'opposé => résultat erroné et batterie abimée.

Il est conseillé d'utiliser un mélange déjà préparé plutôt que de le constituer soi-même. voir la filière des batteries aviation. ALCAD en suede par exemple.

Pour info la contenance en electrolyte d'une batterie STM5 est de 175cm3 et la densité doit être d'environ 1.22kg/dm3.
Il contient: 20 à 30%(pourcentage en masse) de KOH, 1 à 2.5%(pourcentage en masse) de cristaux LiOH et 68 à 80%(pourcentage en masse) d'eau.

Modif Double Hybride: La densité de l'électrolyte n'est pas un critère pour évaluer l'état de charge de la batterie contrairement au batterie plomb/acide, toutefois la densité n'est pas la même en fin de surcharge (égalisation) car les plaques ont alors éjecté des molécules d'eau. Entre l'état de charge et de décharge la variation de niveau d'eau dans un élément STM5 est de 3mm. A noter toutefois, qu'en fin de charge d'égalisation le niveau d'eau monte beaucoup plus (ce qui permet de faire le plein d'eau en toute sécurité, débordement impossible par les charges normales suivantes). C'est cette non linéarité qui rend inutilisable la variation de densité de l'électrolyte pour faire une quelconque mesure.

L'électrolyte fonctionne par imprégnation-infiltration lente des couches de tissus séparateur anode-cathode et l'ensemble est un sandwich serré, monté à la presse. Lors d'une mise à niveau, le renouvellement de l'électrolyte entre plaques est très progressif et aussi très lent.

La réserve avant d'atteindre le haut des plaques est de 0,50 litre par bloc environ. Bref quand les batteries ont froid, elles n'ont plus grand chose dans le sac au dessous de 40% de charge.

La charge du Ni Cd libère de l'eau, qui participe à la montée du niveau.

C'est une interprétation erronée que de croire que l'eau reste au dessus de la solution de potasse puis "déborde" vers l'élément suivant.
En réalité, le système de remplissage des STM5 est fait de telle sorte que l'électrolyte présent ne peut pas être entraîné par l'eau de remplissage (le débordement ne provient pas de l'intérieur des éléments, mais seulement des tuyaux de remplissage).

Il y a une rampe commune, avec des trous pour que ça coule dedans et quand c'est assez rempli, le siphon se bouche et l'eau ne coule plus à la manière d'un clapet. Si on fait couler l'eau trop fort, ça ne remplit rien et ça ressort.



Saft précise bien que le remplissage par gravité doit s'effectuer entre 0,7 et 1 litre par minute avec une pression inférieure à 0,15 bar.

Mais on peut aussi penser que des molécules de potasse diffusent dans l'eau distillée et débordent par entraînement avec elle. Mais cela reste marginal.

C'est vrai que faire la mise en eau avec de la potasse tend à augmenter la concentration de K+HO- dans l'électrolyte. Mais ça n'est pas gênant puisque le HO- est très utile(anion de migration entre les électrodes), et que compte tenu des très petits volumes rajoutés, l'impact sur la concentration doit être faible.

Il y aura par contre une incidence sur le potentiel(minime) de chaque électrode via la loi de Nernst, mais normalement la ddp(différence de potentiel) est rigoureusement inchangée puisque intervient également dans les 2 demi-équations rédox qualibrée à 2 électrons.

Un compartiment vide s'explique par soit une fuite, soit une évaporation. La différenciation est aisée car dans le cas de l'évaporation tous les éléments sont en général impactés.
La fuite est souvent due à la fusion du plastique suite à un début de court circuit entre plaques. Si un compartiment est vraiment vide, c'est que la fuite est dessous.

On peut tenter de remplir à l'aide de l'eau distillée par le coté le plus proche de l'élément vide. On va donc remplir aussi le ou les éléments entre l'orifice et celui qui est vide. ce n'est pas conseillé de le faire normalement hors charge de maintenance mais vu que la batterie est certainement morte. La fuite est visible aussitôt en général.

On peut après détection et repérage de la fuite, étancher le bloc avec la colle et le mastic du kit Renault/Ixell puis ensuite compléter le remplissage avec une solution de KOH à 300g/l à 400g/l. Porter des gants et lunettes de protection.

Si la fuite a été provoqué par un court-circuit, rien n'est résolu car le CC sera toujours là et repercera la batterie. Il y a donc peu de chance de le récupérer. J'ai quand même récupéré 2 blocs sur 3 à l'aide de cette méthode qu'il faut donc réserver aux micro-fuites.

C'est une probable montée en température par un pontage conducteur dans le séparateur entre 2 plaques anode-cathode, où l'accumulation d'un dépôt conducteur en fond de cuve, dans les angles par exemple, sur un point précis, celui du trou qui sont à l'origine du percement.

Des dépôts blancs très fins apparaissent dans les angles du bloc témoignant de fuites de potasse.

Pour tester un bloc et connaître sa vraie capacité, lors de la décharge, le seuil batterie vide(ou presque) est de 5V, aussi il est inutile de descendre plus bas car il ne reste plus que quelques % de capacité et l'important c'est la répétabilité de la mesure maximale de décharge. Cependant, sous un courant élevé, il faut descendre un peu le seuil à 4,5V sous 50A.

Une autre méthode consiste à placer la batterie dans un bloc d'eau et de le gonfler avec une pompe a vélo. Cela permet de localiser la fuite qui peut être toute petite comme une piqure d'insecte. Certains tentent de ressouder le bloc...

Le cadmium est toxique (mais le plomb l'est presque autant). Il est dangereux pour les environnements aquatiques. Il ne faut pas le disperser dans la nature. Mettre des gants et se renseigner au Screlec(0825 82 82 82) ou à la SNAM(05 65 43 77 30) pour élimination ou le déposer dans les bacs de récupération piles & batteries(grande surface, etc).

Le mieux serait selon certain de déposer le bloc HS chez Peugeot en précisant qu'il provient d'un Scootélec.

Le cadmium se recycle très bien et ça vaut des sous. Un accus au Ni Cd se recycle à 75%. SNAM Viviez Mrs Agnès Marion Avenue Jean Jaurès F-12110 Viviez Tel : +33 565 43 77 30 Fax : +33 565 43 03 95; SCRELEC(specialises in professional batteries) 11 rue de l’Amiral Hamelin F-75016 Paris Tel: +33 825 82 82 82 Fax : +33 565 43 03 95 www.screlec.fr

La différence de niveau de l'électrolyte dans le bloc entre une batterie chargée et une batterie déchargée mesuré au sommet du couvercle est de 3mm ce qui représente 50ml par compartiment donc 250ml par bloc.

Saft a prévu que cette opération d'initialisation reste rare dans la vie de la batterie: mise en service, arrêt prolongé >1 an ou remplacement de bloc dans un coffre. Elle doit être évitée si dans ce dernier cas le bloc inséré est vieux car il pourrait ne pas supporter et entrainer en destruction les autres blocs en cascade. Préférer alors une simple charge d'entretien avec ou sans mise en eau.

Seule la charge d'entretien, permet de monter l'électrolyte au plus haut, et la séparation eau/potasse, aussi lors d'une charge d'égalisation ou initialisation il ne devrait pas y avoir de débordement d'électrolyte.

Le bloc STM5 est soumis au dégagement de gaz hydrogène extrèmement inflammable et détonnant d'où les 6 ventilateurs dans chaque bac de batteries.

Le niveaux de charge élevé lors du stockage des batteries Ni Cd peut conduire à la croissance des cristaux sur l'électrode de cadmium. Les cristaux peuvent percer les couches de séparation et ainsi provoquer un court-circuit interne de la cellule. Les batteries Ni Cd sont mieux conservée à 40% de charge(éviter une décharge profonde) car cela réduit la croissance des cristaux.

La surcharge des batteries Ni Cd peut endommager le bloc, provoquer un dégazage dû à une surchauffe et être irréversible. elweb

Une batterie qui vieillit peut avoir sa résistance interne qui augmente.

Il n'y a pas de dissociation potasse-eau dans la solution électrolyte, ce qui est libre sort, seule la partie emprisonnée dans le sandwich des plaques est plus difficile à faire migrer dans la partie libre. Certains l'estime à plus où moins la moitié. Une technique possible est d'utiliser le gazage pendant une phase de surcharge pour accélérer l'échange.

On peut extraire par exemple par aspiration jusqu'à 0,7L environ, le reste est piégé par le "sandwich" des plaques et les recoins du circuit d'eau. Le rinçage à l'eau est ensuite préconisé.

Une mesure intéressante pour estimer l'encrassement du bloc: la teneur de carbonate de potassium par le titrage d'un échantillon d'électrolyte extrait d'un vieux bloc. Une opération simple en labo, teinture d'héliantine et acide chlorhydrique.

La rénovation de l'électrolyte dans les batteries Ni Cd est étroitement liée à cette donnée. C'est la principale pollution qui affecte le fonctionnement à long terme avec la déconcentration de la teneur en potasse.

La teneur en carbonate de potassium restant piégé dans la batterie, surtout avec des multi-éléments scellés, serait de l'ordre de 11%/w à 5%/w(120g à 50g par litre) forums.futura-sciences

La méthode suivante de regénération permet d'augmenter l'énergie restituée à hauteur de +60% selon les tests Saft effectués sur 7000 blocs
"PROCEDE ET DISPOSITIF POUR REGENERER L'ELECTROLYTE D'ACCUMULATEUR ALCALIN" sur worldwide.espacenet

Il y a une étude bien fouillée en anglais sur le site de dtic là-dessus faite par les militaires pour les batteries Ni Cd embarquées(aviation-missiles) dans les années soixante.

les courbes sont explicites de la conjonction froid-carbonate de Potassium sur la capacité. Cela peut même geler(-40°C). Air Force Canada les retiraient du service à 5% de carbonate. Si on retrouve l'autonomie avec la remontée des températures, ce sera ce phénomène en cause.

Les STM5 existent en version 2 couches et 4 couches. La consommation d'eau est plus importante avec les vieux blocs car ils ont plus de place interne(couches internes), mais aussi lorsque le transporteur d'énergie appelé potasse est faible(en concentration), le bloc alors s'échauffe plus facilement.

Le nombre de couches de séparateurs à été augmenté dans la seconde génération de STM5 pour résoudre le problème dû à la métallisation.

Les blocs de 97 sont conçus avec des séparateurs double couche.

Il y aurait un rénovateur tchèque en cours de test.

Charge et décharge manuelle

Colmatage

Documentations

- Manuel d'installation, opération et maintenance STM5 de Saft

- Charge des modules STM5 de Saft

- Electrolyte

- Prendre les tensions des bacs de batteries

- Données de sécurité batteries Nickel Cadmium Saft

Formule de réaction chimique

Remarques

Liens utiles