La capacité en mAh retient toute l'attention sur une fiche technique, mais la résistance interne est la spécification qui décide en silence si une batterie fonctionne dans un appareil réel. Elle détermine l'ampleur de la chute de tension sous charge, la quantité de chaleur générée par un pack, le nombre d'ampères pouvant être livrés dans une impulsion et la régularité avec laquelle les cellules vieillissent dans une chaîne série. Pour les produits forte consommation — outils électroportatifs, pompes médicales, moteurs, packs de démarrage — la résistance interne compte plus que la capacité nominale. Cet article explique ce qu'est réellement la résistance interne à l'intérieur d'une cellule NiMH, comment les usines la mesurent, et comment concevoir autour de la chute de tension et de la chaleur qu'elle crée.

D'où vient la résistance interne

Une cellule NiMH n'est pas une source de tension idéale ; le courant qui la traverse rencontre plusieurs contributions résistives, généralement groupées ainsi :

• Résistance ohmique — la résistance électronique des substrats en mousse de nickel, des collecteurs de courant, des soudures de languettes, et la résistance ionique de l'électrolyte KOH et du séparateur. Cette composante réagit instantanément, comme une résistance classique.
• Résistance de transfert de charge — la barrière cinétique des réactions électrochimiques aux surfaces des électrodes, qui dépend de l'activité catalytique, de la surface et de la température.
• Résistance de diffusion (concentration) — la limitation plus lente des ions et de l'hydrogène traversant les électrodes poreuses, qui apparaît lors de charges soutenues.

Les cellules NiMH haute puissance s'attaquent aux trois : des électrodes fines à grande surface raccourcissent les chemins de diffusion, des collecteurs en mousse très conducteurs réduisent les pertes ohmiques, et des additifs d'électrolyte maintiennent une conductivité ionique élevée à basse température.

Deux méthodes de mesure en usine

La résistance interne dépend du temps, donc deux méthodes de mesure normalisées existent et leurs chiffres ne sont pas interchangeables :

• Résistance interne alternative (ESR) à 1 kHz — un petit signal alternatif sonde la cellule ; à 1 kHz les processus lents de diffusion ne peuvent suivre, donc la lecture capture surtout la composante ohmique. C'est rapide, non destructif et c'est la méthode de tri standard en ligne de production (souvent appelée ACIR). Une cellule AA NiMH de qualité affiche typiquement quelques dizaines de milliohms.
• Résistance interne continue (DCIR) — la cellule passe d'un courant de décharge à un autre et la résistance est calculée comme ΔV/ΔI sur un intervalle défini (couramment quelques dizaines de millisecondes à plusieurs secondes). Les intervalles plus longs incluent les effets de transfert de charge et de diffusion, donc le DCIR est généralement plus élevé que l'ACIR mais plus proche de ce que vit une charge réelle.

En comparant les fournisseurs, comparez la même méthode : un chiffre ACIR à 1 kHz ne peut être opposé à un chiffre DCIR à 10 secondes.

Ri entraîne la chute de tension

La tension aux bornes d'une cellule sous charge suit une relation simple : V_borne = V_vide − I × Rᵢ. La résistance interne convertit le courant en une chute de tension immédiate. Exemple chiffré : une cellule de 20 mΩ de résistance interne portant une impulsion de 5 A perd 0,10 V instantanément ; deux cellules à 40 mΩ perdent 0,20 V sous la même impulsion — la différence entre un moteur qui démarre proprement et un autre qui met son contrôleur en sous-tension. C'est pourquoi les cellules haute puissance se définissent autant par leur lecture en milliohms que par leurs mAh.

Ri devient chaleur

La même chute résistive dissipe de l'énergie sous forme de chaleur à un taux P = I²R. Comme la chaleur croît avec le carré du courant, doubler le courant de charge quadruple l'échauffement résistif. Dans un pack, cette chaleur se cumule : la température monte, la conductivité de l'électrolyte et la cinétique des électrodes changent, et pendant la charge la réaction de recombinaison ajoute encore de la chaleur. Les cellules basse résistance et les interconnexions basse résistance sont donc le fondement de la conception thermique — elles gardent un pack au frais bien plus efficacement qu'un refroidissement ajouté après coup.

Comment Ri évolue avec SOC, température et âge

• État de charge — la résistance suit une forme en U peu profonde : légèrement élevée à charge pleine, la plus basse sur le plateau de SOC moyen, et remontant nettement près du vide à mesure que le matériau actif s'épuise — la signature électrique du genou de décharge.
• Température — le froid augmente fortement Rᵢ quand la conductivité de l'électrolyte et la cinétique des réactions ralentissent, c'est pourquoi les performances haute puissance par temps froid exigent des grades spéciaux ; la chaleur abaisse Rᵢ mais accélère le vieillissement.
• Âge et cyclage — à mesure que les cellules vieillissent, des couches de corrosion croissent, l'électrolyte se redistribue et la structure des électrodes se dégrade, donc Rᵢ grimpe régulièrement. Suivre la résistance au cours de la vie est donc un indicateur de santé fiable, et un contrôle Rᵢ à réception détecte les cellules faibles avant qu'elles n'entrent dans un pack.

Concevoir autour de la résistance interne

• Spécifiez le grade, pas seulement la capacité — choisissez des cellules haute puissance avec une limite ACIR maximale inscrite dans la spécification.
• Appariez Rᵢ, pas seulement les mAh — les chaînes série doivent être construites à partir de cellules triées dans la même bande de résistance étroite afin que le courant produise une chute égale dans chaque cellule.
• Parallélisez pour abaisser la résistance du pack — des cellules en parallèle se partagent le courant et divisent par deux la résistance effective ; la série élève la tension sans changer la chute par cellule.
• Minimisez les pertes d'interconnexion — des soudures courtes, larges, multi-languettes et une section de buse adaptée évitent d'ajouter des milliohms que les cellules ont travaillé à éliminer.
• Validez à l'impulsion — testez la chute de tension à votre courant et température les plus défavorables, et vérifiez la croissance de la résistance sur la durée de vie cyclique, pas seulement sur des échantillons du premier jour.

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