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On trouve de tout sur le site d'Alibaba, même des piles alcalines rechargeables. Il est temps de les tester!

Un visiteur de ce site m'a indiqué qu'il existait des "piles rechargeables AA 1.5V 4200mAh", voir le lien et la publicité à droite. J'ai tout de suite acheté un set de 4.

Une première remarque: à l'achat, la tension des éléments est de 1.60V, ce qui fait pencher en faveur de piles (et non d'accus). De plus l'indication de la capacité est totalement absente, ce qui est également une caractéristique des piles.

Il y a très peu d'indications sur les piles: on ne connait donc pas sa capacité, on se sait pas avec quel courant les charger, etc. Il est fort probable que ces piles sont vendues en remplacement pour certines applications spécifiques (station météo qui utilise spécifiquement des "piles rechargeables" et dispose d'un petit panneau solaire pour la recharge). Mais au bout d'un certain temps, ces piles doivent être remplacées car elles ne tiennent plus la charge.

Piles alcalines:
informations techniques et caractéristiques

Il est possible de varier la composition et la quantité des composants dans la pile pour obtenir des caractéristiques particulières. C'était surtout le cas avec les piles salines qui étaient fabriquées dans de nombreux pays et où on notait des différences significatives entre les caractéristiques d'une pile Wonder comparée à une pile Varta (ou autre). Les piles "heavy duty" (l'ancètre des alcalines) avaient moins de dioxyde de manganèse (mauvais conducteur) et pouvaient donc fournir un courant plus important, mais en contrepartie la capacité était moindre.

Les piles alcalines par contre sont fabriquées selon le même moule (si on peut dire) et revêtues des étiquettes des différentes marques. Les différences ne sont plus significatives. Cela se remarque même pour les piles classiques comparées aux piles dites rechargeables.

Si la courbe de décharge est identique, on remarque par contre moins de différences entre deux piles rechargeables qu'entre deux piles classiques venues du même blister.

Les piles ont une tension qui diminue constamment au fil de la décharge (un ingénieur se rend directement compte que cela caractérise un système à mauvais rendement). Les accus NiHM et lithium ont par contre une tension qui reste pratiquement constante durant toute la décharge.

On peut donc déterminer si une pile est neuve ou non, simplement en mesurant sa tension au repos: une pile neuve a une tension de 1.60V, tandis qu'une pile qui a déjà perdu 50% de sa capacité a une tension de 1.40V.

De plus, les piles ont une résistance interne assez élevée, et cette résistance augmente avec la décharge. La tension aux bornes de la pile diminue quand elle débite du courant, et cette chute de courant augmente quand la pile se vide.

Test de piles alcalines "rechargeables"

Le premier test a été effectué avec un courant de décharge de 100mA. A l'origine j'avais pensé tester les accus avec un courant bas/moyen (100mA, correspondant à une petite radio) et fort (500mA, correspondant à un jouet ou un flash électronique (aussi un jouet, mais pour les adultes). Les piles ont de la peine à fournir un courant constant de 500mA (leur capacité passe de plus de 2000mAh à environ 500mAh), c'est pour cela que je n'ai pas utilisé ce test pour les piles.

J'ai finalement opté pour la procédure de décharge standardisée pour les piles avec un seul courant de décharge (résistance calibrée de 10Ω), suivi d'une recharge jusqu'à 1.75V avec une limite de courant de 50mA. Cette procédure a été répétée jusqu'à ce que la capacité des piles soit devenue trop faible.

Un second test avec plusieurs jeux de piles est effectué avec un courant de décharge calibré (il s'agit du test standard pour accus). Ici aussi plusieurs marques de piles sont déchargées et rechargées.

Les piles modernes ne reprennent pas du souffle quand on les laisse reposer (ce qui était le cas avec les piles salines). Il n'est pas interessant de tester les piles avec un courant plus faible: cela ne fait qu'augmenter la durée du test sans augmenter de façon notable la capacité des piles. Une décharge avec un courant plus important (par exemple 500mA) réduit par contre la capacité des piles, puisque la tension limite est atteinte plus rapidement à cause de la résistance interne des piles.

La courbe de décharge des piles alcalines "rechargeables" correspond à celle d'une pile alcaline classique de marque GP Ultra. Après les 4 piles rechargeables, j'ai effectué le test avec trois fois 4 piles classiques (GP Ultra et Energizer et Energizer Industrial).

La première décharge, effectuée avec mon chargeur-testeur intelligent n'a pas été prise en compte (elle compte uniquement pour le nombre de décharges). La décharge est automatiquement interrompue au bout de 550mAh, la tension tombant en dessous de 0.9V. Une fois déconnectée, la tension de la pile remonte immédiatement à 1.34V

Comme la résistance interne des piles est relativement élevée, mon chargeur intelligent refuse de les recharger (il fait d'ailleurs de même avec toutes les piles alcalines plus ou moins vides). Mais j'ai un chargeur lent (50mA) qui dispose d'une limite en tension. Une fois que cette tension limite est atteinte, le courant de charge diminue automatiquement (float charge, comme les accus au plomb). Pour les piles alcalines, la plupart des personnes s'accordent pour dire que la tension à ne pas dépasser est de 1.75V. La charge des piles s'effectue donc avec une double limite: courant de charge maximal de 50mA et tension maximale de 1.75V.

Décharges suivantes des piles alcalines rechargeables

Les piles alcalines rechargeables sont chargées à nouveau jusqu'une tension de 1.75V. Après la première recharge, la tension au repos reste à 1.70V. Par rapport à la première décharge, la tension lors de la seconde décharge commence plus haut, mais cette différence s'estompe rapidement.

La tension en décharge diminue un peu à chaque décharge. Par exemple: au bout de 3h la tension en décharge est de 1.285V à la troisième décharge, de 1.260V à la 4° décharge et de 1.245V à la 5° décharge. La limite (tension minimale) est de plus en plus rapidement atteinte.

La capacité utilisable (tenant compte du fait qu'on veut recharger les piles) diminue à chaque décharge: elle est de 1150mAh à la seconde décharge, 700mA à la quatrième décharge et 630mA à la cinquième.

Lors du test, nous n'avons pas tenu compte d'une pile alcaline classique qui manifestement était plus faible que les autres et aurait faussé le résultat. Quand on achète des piles sous blister (lot identique), il y a toujours une pile plus faible que les autres: cela se manifeste de plus en plus nettement au fil des décharges successives.

Les piles n'étant plus valables en pratique au bout de 5 décharges, nous avons stoppé le test: les piles alcalines (même les non-rechargeables) peuvent être rechargées 5 fois au maximum même si on se tient aux limites.

Les piles dites rechargerables ne sont pas meilleures. Si au début elles semblent mieux se comporter (moins de différences entre éléments), à la 5° décharge la capacité utilisable est ici aussi devenue très basse.

Comparaison piles rechargeables --- piles alcalines classiques

Le test avec les résistances calibrées se compose d'une décharge continue par résistance calibrée de 10Ω jusqu'à une tension de 1.25V (pour permettre la recharge) et la charge se fait jusqu'à une tension de 1.75V avec un courant de charge maximum de 50mA.

Je compare les piles alcalines rechargeables avec de piles alcalines classiques (Panasonic, Energizer industrial et GP Ultra). J'utilise 4 piles GP Ultra et 4 piles Energizer pour le test à titre de comparaison. La pile GP Ultra est, selon la publicité “High performance for power hungry devices”. Cette pile devrait donc très bien passer le test des 100mA.

Sur le site de GP on trouve des courbes de décharge pour une résistance de 10Ω, ce qui correspond à un courant de 140mA pendant les premières heures, pour tomber à moins de 100mA en fin de vie (à vous de calculer la capacité). Un test par courant constant de 100mA a également été effectué.

La courbe de décharge d'une pile rechargeable correspond à celle d'une pile alcaline non rechargeable GP. La composition chimique des deux est donc pratiquement identique. Par contre, à chaque recharge il apparait des différences qui deviennent de plus en plus importantes avec les piles GP. Ces différences apparaissent aussi avec les piles dites rechargeables: moins rapidement, mais quand elles appraissent l'effet est très prononcé.

Les piles Energizer ne peuvent être rechargées que trois fois, même dans les meilleures conditions. Après cela, les caractéristiques sont devenues tellement desastreuses que cela ne vaut plus la peine de tenter de les recharger.

Une décharge un peu trop poussée est funeste: une des piles GP n'a plus qu'une capacité utile de 490mAh au bout de 4 décharges parce que lors de la troisième décharge la tension est passée sous la barre de 1.25V.

Utiliser des piles alcalines rechargeables?

Le nombre de charges dépend de l'utilisation de la pile: déchargée une seule fois sous les 1.25V, le nombre de cycles utiles d'une pile GP Ultra (la meilleure du test) est limité à 4. Le seul moyen de savoir si la pile est encore valable c'est de mesurer sa tension en fin de charge: si elle est inférieure à 1.50V, la pile n'est plus utilisable.

La recharge de piles alcalines n'est pas interessante car elle entraine de nombreuses contraintes: il faut recharger les piles avant que la tension ne tombe sous le niveau fatidique des 1.25V, il faut utiliser un chargeur adapté (ou un petit chargeur des années 1970 et mesurer la tension toutes les heures) et finalement les caractéristiques des piles rechargées s'effondrent. Une recharge qui se fait selon les normes demande 24h au minimum (float charge à 1.75V) et même 48 heures ou plus si la pile a été fortement déchargée.

La tension disponible chute un peu plus à chaque décharge, ce qui diminue la capacité de la pile: il faut éviter de la décharger trop fort autrement il n'est plus possible de la recharger. De plus, la résistance interne augmente avec le nombre de décharges.

La possibiliter de recharger une pile alcaline normale n'est pas prévue, et il n'est pas sûr que tous les lots d'une marque aient les mêmes caractéristiques à la recharge (on remarque déjà des différences dans les piles individuelles d'un même lot).

Une pile qui a des caractéristiques un peu moins bonnes que les autres piles d'un lot sera vidée proportionnellement plus fort que les autres piles. Sa tension va chûter plus bas que la tension des autres éléments dans un montage série. Au bout de quelques décharges, l'élément le plus faible est devenu totalement inutilisable. Les piles alcalines dites rechargeables ont des caractéristiques plus identiques (d'une pile à l'autre) que les piles alcalines classiques vendues en blister.

Comparaison avec des accus au même format

Même neuve la différence de tension ne joue pas un role prépondérant: les piles alcalines ont une tension au départ qui est plus élevée que celle des accus NiHM, mais au bout d'1/3 de la décharge (donc environ 700mAh) la tension des éléments est devenue inférieure à celle des accus avec un même état de décharge. La tension d'un accu est plus basse, mais reste pratiquement constante pendant toute la décharge.

Selon le graphique ci-dessous (test avec résistance calibrée de 10Ω):

Conclusion: si la fonction de recharge est importante, utilisez des accus, pas des piles. Les accus ont une capacité qui se maintient bien d'un cycle à l'autre, ce qui n'est vraiment pas le cas avec les piles.

Test de piles alcalines rechargeables

Toutes les piles alcalines peuvent en théorie être rechargées, mais tous les experts s'accordent pour dire que la recharge n'est possible que si des conditions assez strictes sont remplies, voir la page consacrée à la recharge des piles alcalines.

Dois-je encore préciser que la capacité farfelue de 4200mAh n'est pas possible? Une pile alcaline peut avoir une capacité maximale de 2500mAh (cela dépend fortement du courant de décharge) Ces capacités farfelues font penser aux accus Ultrafire lithium de 9800mAh (!), alors qu'une mesure indique que la capacité effective est de seulement 1000mAh (ce sont vraiment des accus de basse qualité basés sur la technologie Lithium-cobalt). La capacité normale des accus lithium au format 18650 est de 2500mAh environ: si vous lisez une capacité bien plus élevée, c'est que ce sont des faux accus.


Courbe de décharge (selon fabricant) des piles AA GP Ultra

Les tests ont été effectués dans les meilleures circonstances possibles: courant de décharge relativement faible, mesure de la tension en décharge et arrêt dès que la tension tombe sous la limite, recharge immédiate, etc. Ces piles sont dorlotées pendant le test, et pourtant elles ne peuvent être rechargées dans le meilleur des cas que 5 fois.

La tension fin de décharge de 1.25V a été choisie de façon arbitraire pour pouvoir comparer les piles lors des différents tests. Plus on décharge, et plus le nombre de cyles est limité: 1.25V: 3 à 5 cycles, 1.15V: 1 à 3 cycles. La tension de 1.25V correspond à une décharge de 60% (premier cycle), mais de seulement 30% au 5° cycle (si la pile tient le coup 5 cycles).

La tension de charge est de 1.70V pour tenir compte des tolérances (pour les chargeurs peu précis n'ayant pas de potentiomètre multitours pour le réglage exact), elle peut être augmentée à 1.75V si le voltage est mesuré exactement (voir schéma lien ci-dessous).

Le courant de charge est extrèmement faible pour éviter tout risque et pour assurer une charge la plus complète possible. Une pile "moyennement déchargée" (environ 500mA) doit être rechargée pendant plus de 24 heures et une pile "fortement déchargée" (1000mAh) doit être rechargée pendant 48h ou plus.

Il faut régulièrement mesurer la tension pendant la recharge: la tension doit lentement monter. Si elle ne monte plus, c'est qu'une charge plus poussée n'est pas possible. Si la tension reste en dessous de 1.50V, c'est que la pile est usée et ne peut plus être chargée.

Pour obtenir une charge correcte, j'utilise le chargeur de piles décrit ici.

Le testeur de piles et d'accus de fabrication-maison est décrit ici.

Le test par courant constant de 100mA est plus stressant pour les piles: même si le courant est plus faible au départ, le courant est maintenu constant pendant toute la durée de la décharge, et une pile fonctionne de moins en moins bien au fur et à mesure qu'elle se décharge. Les vrais accus s'en sortent mieux que les piles.

Les courbes ci-dessous reprennent la décharge des piles et accus via une résistance de 10Ω:

Le trait à gauche indique la tension au repos avant la décharge. La chute de tension permet de déterminer la résistance interne, qui est très faible pour un accu et dix fois supérieure pour une pile.

Résistance de décharge de 10Ω

Courant de décharge de 100mA

Le second graphique est un test par courant de décharge constant de 100mA, qui correspond à un appareil de consommation moyenne (radio à volume moyen). Les blocs verticaux indiquent la chute de tension entre la tension au repos et le tension au tout début de la décharge. Plus le bloc est long, et plus la chute de tension est importante. Les piles ont une résistance interne d'environ 0.4Ω celle d'un accu est pratiquement nulle.

Ici, ce sont les piles Energizer qui s'en tirent le mieux. La tension au départ est un peu plus élevée et les piles se comportent également très bien à la seconde décharge. La capacité est acceptable à la troisiéme décharge mais insuffisante lors d'une quatrième décharge.

Les piles GP Ultra ne s'en tirent pas très bien. La capacité chute aussi bien à la seconde décharge qu'à la troisième (à ce moment la capacité utilisable est de seulement 700mAh).

Pour comparaison, la courbe de décharge d'un accu NiMH. Si sa tension est plus basse au départ, elle reste constante tout au long de la décharge (capacité de 2050mAh).

Le test a ici aussi été effectué avec deux jeux de piles (deux fois quatre piles neuves). Contrairement au test précédent, les piles ont chaque fois été déchargées jusqu'à une tension de 1.15V (et non pas 1.25V). Le graphique reprend également la courbe de décharge d'une pile au lithium (pile 1.5V au format AA). A cause du courant de décharge assez faible, on remarque les deux plateaux de décharge caractéristiques de cette technologie.

Il ne s'agit pas d'accus au lithium (ces piles ne peuvent pas être rechargées et la tension est plus basse qu'avec des accus au lithium-ion).

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