Capacité de piles et d'accumulateurs rectangulaires de 9v

[myf]

Bonjour,

Cet article décrit la mesure de la capacité de piles et d'accumulateurs rectangulaires de 9V, au format 6lr61 ou plus anciennement 6f22.

La méthode consiste simplement à décharger chaque pile dans une résistance et à enregistrer la tension au fil du temps.

Le but est de comparer la capacité de ces piles et des accumulateurs nimh correspondants. Cette capacité se mesure en "Ampère-heure", et en première approximation un accumulateur d'une capacité de 0.1Ah (pour A.h) = 100mAh peut aussi bien générer courant de 20mA pendant 5h, que de 5mA pendant 20h. Le produit est le même : 0.02 x 5 = 0.005 x 20 = 0.1 Ah.

Les tests ont porté sur quelques piles basiques foxter jaunes achetées 1.85eur à l'hypermarché Leclerc, des accumulateurs palo-300mAh achetés sur aliexpress.com à environ 14eur les quatre avec un chargeur l'an dernier, et un accumulateur foxter 200mAh acheté en même temps que les piles à 8.99eur.

Dans tous les cas, la pile ou l'accumulateur chargé est mis dans le montage précédent, le pc ferme le circuit du relais et lance l'enregistrement des tensions. Une tension inférieure à 6V ou à 5V ouvre le circuit pour éviter d'endommager l'accumulateur et termine l'enregistrement de la tension.

La loi d'ohm U=R.I détermine l'intensité. Ce tableau récapitule les capacités des accumulateurs, avec huit mesures de faites par élément, pour
différentes résistances de décharge, de 47ohm à 1kohm. Dans ce tableau méd représente la médiane des mesures, moy la moyenne et é-t. l'écart-type.

foxter (8) : méd = 0.2039Ah , moy = 0.2047Ah , é-t. = 0.0048

palo-1 (8) : méd = 0.1608Ah , moy = 0.1582Ah , é-t. = 0.0104
palo-2 (8) : méd = 0.1655Ah , moy = 0.1666Ah , é-t. = 0.0061
palo-3 (8) : méd = 0.1562Ah , moy = 0.1569Ah , é-t. = 0.0079
palo-4 (8) : méd = 0.1600Ah , moy = 0.1628Ah , é-t. = 0.0072

palo-5 (8) : méd = 0.1379Ah , moy = 0.1376Ah , é-t. = 0.0068
palo-6 (8) : méd = 0.1367Ah , moy = 0.1385Ah , é-t. = 0.0105

La capacité des piles dépend plus de la résistance de décharge; ce tableau récapitule les capacités des trois piles testées. Tronquer la décharge à 6V, 5V ou 4V change très peu cette capacité utile.
capacite = 0.2361Ah à 6V résistance = 47.63ohm temps = 5822s
capacite = 0.2415Ah à 5V résistance = 47.63ohm temps = 5983s
capacite = 0.2419Ah à 4V résistance = 47.63ohm temps = 6000s

capacite = 0.3880Ah à 6V résistance = 223.7ohm temps = 42448s
capacite = 0.3906Ah à 5V résistance = 223.7ohm temps = 42810s
capacite = 0.3908Ah à 4V résistance = 223.7ohm temps = 42839s

capacite = 0.5586Ah à 6V résistance = 999.0ohm temps = 265378s

Ce premier graphe représente la tension aux bornes de ces accumulateurs ni-mh en fonction de leur capacité pour une décharge ici dans une résistance de 220ohm.

Le suivant la capacité du même acculateur en fonction de la résistance de déchage, foxter dans le premier cas, et un des accumulateurs palo dans le second. L'aspect des courbes est la même, mais nous noterons une dispersion beaucoup plus importante dans le second cas. J'en ignore la raison, la méthode appliquée a été exactement la même dans tous les cas :

La courbe de décharge des piles est légèrement différente :

Enfin ce graphe récapitule toutes les mesures faites. Chaque point décrit une décharge complète, chaque colonne représente une batterie, et dans chaque colonne les points de gauche traduisent un courant de décharge plus important que les points de droite. Une série de mesure ont été faite pour 47ohm, 100ohm, 470ohm et 1kohm, et quatre séries de mesure pour 220ohm.

Nous remarquons aussi bien sur ce graphe que dans le tableau des valeurs moyennes que les séries d'accumulateurs palo-1-4 (de novembre 2018) et palo-5-6 (de février 2019) n'ont pas tout à fait les mêmes caractéristiques, même si visuellement elles sont identiques. La balance traduit ce changement de fabrication :

foxter : 36.16g

palo-2 : 33.60g
palo-3 : 33.60g
palo-4 : 33.92g

palo-5 : 31.42g
palo-6 : 31.35g

Je résumerai de façon très subjective cet article en constant que la capacité des accumulateurs ni-mh est deux à trois fois plus faible que celle des piles, mais dépend très peu du courant de décharge, au contraire des piles foxter testées. Par ailleurs l'accumulateur foxter acheté en grande surface possède bien la capacité affichée, mais la capacité effective est d'environ la moitié de celle affichée pour ces accumulateurs achetés sur aliexpress.com.

J'espère que cet article vous a intéressé !
Je prévois d'ici quelques temps de poser un article dans la rubrique informatique qui décrit programmes et matériel employés.
N'hésitez pas à corriger les éventuelles erreurs, poser des questions...

 

[midodiy]

J'ai commandé une pile de 9v chez les chinois avec une prise micro-usb au cul pour la recharge avec un chargeur de telephone. Ça fonctionne avec un element lipo suivi d'un convertisseur pour obtenir 9V régulé !

 

[gégé62]

Ça fonctionne avec un element lipo suivi d'un convertisseur pour obtenir 9V régulé !

tu veux dire 1 élément lithium (3,7 V comme les Li-ion ?) suivi d'un booster pour élever la tension à 9 V ?
J'ai découvert récemment ces petits boosters à quelques euros (de Chine...) pas encore utilisé vraiment, mais je viens de tester, un booster sortant du 5 V fonctionne déjà (mesuré 4.93 V) au cul d'une pile NiMh usée qui sort seulement 0.8V. Mais testé à vide seulement, je suppose que si on fait débiter, la tension de pile va encore baisser et ça risque de ne plus rien donner. Mon idée est d'user complètement les piles au lieu de les jeter à 1Volt, tout en sachant que l'énergie contenue n'est pas proportionnelle, c'est plus pour la satisfaction intellectuelle....
merci @myf pour ses essais intéressants.

 

[midodiy]

tu veux dire 1 élément lithium (3,7 V comme les Li-ion ?) suivi d'un booster pour élever la tension à 9 V

Oui c'est ça, je l'ai pas encore reçu.

 

[gustavox]

franchement chapeau c'est du très beau travail !

j'aurais rajouté juste une derniere couche pour "uniformiser" un peu les résultats avec les éléments qu'on a l'habitude de manipuler pour les accumulateurs classiques au plomb a savoir "capacité nominale (C_10)" qui se définit la plupart du temps comme la capacité de l'accu mesurée pour une décharge de 10 heures. ( exemple 0.2Ah pour la foxter)

Ca permet de définir un courant de décharge C/10 qui est égal a C_10 / 10 héhé, donc 20mA pour la foxter

ensuite définir des courants de décharge en fonction de tes résistances (c'est une vulgaire régle de trois)

ca pourrait te permettre de tracer uen courbe "normalisée" de capacité en fonction du courant de décharge (explimé en pourcentage du courant de décharge C/10 ), qui traduirait l'augmentation de capacité utile de la pile en fonction de la restriction de l'appel de courant (supposé uniforme et constant)

ca traduit en gros l'échauffement de la batterie et doit y etre corrélé par une formule si tu la monitores d'ailleurs, si je dis pas de conneries pour certaines batteries au plomb je crois qu"on peut gagner jusqu'a 50% de capacité ( tirer 150 Ah sur une 100Ah en passant de C/10 à C/50) mais les batteries de démarrage ont des phénomenes aussi qui apparaissent lors de très faibles appels de courants pendant une longue duree qui diminuent la durée de vie de la batterie

cette étude pourrait d'ailleurs compléter avantageusement l'évolution de la tension au cours du temps ( a partir de quand la tension n'es plus suffisament élevée pour alimenter un micro controleur par ex ...)


PS : super bien présenté ton graphe nuage de points la, ce serait marrant d'y voir clui de la pile

cdt

gus

 

[MRG-NK]

Bonjour, en complément :
5mA 20Heures n'est pas 200 mA une demi heure, même si Intensité * Temps sont égaux.
En effet, une pile a une résistance interne, sa chute de tension est proportionnelle au contant, donc l'énergie disponible diminue quand le courant augmente.
Il y a aussi un effet de polarisation : création du pile inverse du au dégagement gazeux,
en outre le gaz qui se forme isole l'électrode de l'électrolyte, ce qui augmente la résistance interne.
Pour un courant faible, le gaz s'évacue, ce qui limite l'effet
Selon le matériau les caractéristiques sont différentes : résistance, polarisation inverse...
Le maximum de puissance est atteint pour 1/2 du courant de court-circuit, hors effet polarisation
Mais ce n'est pas le plus économique : beaucoup de perte dans la batterie

 

[myf]

Bonjour,

Vos compliments me font rougir, merci !
Je retiens les idées de Gustavox et de Mrg-nk pour compléter prochainement cette étude.

Je me suis inspiré de ces deux dernières pages données en lien sur le forum-eee (le premier lien) pour effectuer ces mesures :

http://www.eevblog.com/forum/reviews/capacity-of-cheap-nimh-6f22-battery-from-aliexpress/msg1970228/#msg1970228
http://lygte-info.dk/review/batteries9V/Common9VIndividualTest%20UK.html
http://lygte-info.dk/review/batteries9V/Soshine%209V%20LiIon%20650mAh%20(White)%20UK.html

Pour ceux qui ne passent pas habituellement par la rubrique informatique de ce forum, j'ai ouvert un fil où je décris la tournure d'esprit et les méthodes utilisées pour obtenir ces mesures.

https://www.usinages.com/threads/experiences-delectronique-sous-linux-ut61-et-usbrelay.127868/

Bien cordialement à tous.

F.

édition du 05/01/20