IEC TR 61438:1996

Possible safety and health hazards in the use of alkaline secondary cells and batteries - Guide to equipment manufacturers and users

Outlines the fundamental conditions necessary for the creation of each hazard. It includes identification and characterization of the possible hazards inherent in the application, use, and abuse of nickel-cadmium cells and batteries. It also includes examples for appliance design which minimizes these hazards. Additionally it presents some typical but non-exhaustive examples of misuse that may precipitate or actions which mitigate the hazard.

Risques potentiels pour la santé et la sécurité liés à l'emploi des accumulateurs alcalins - Guide à l'usage des fabricants d'équipements et des utilisateurs

Décrit les conditions fondamentales nécessaires à la création de chaque risque. Il couvre l'identification et la caractérisation des risques potentiels inhérents à l'application, à l'emploi et à l'emploi abusif des accumulateurs nickel-cadmium. Il comprend également des exemples de conception d'appareils minimisant ces risques. En outre, il présente, de manière non-exhaustive, quelques exemples types d'emploi abusif qui peuvent aggraver le risque, ou d'actions qui peuvent l'atténuer.

General Information

• Status: Published
• Publication Date: 27-Nov-1996
• ICS: 29.220.30 - Alkaline secondary cells and batteries
• Technical Committee: SC 21A - Secondary cells and batteries containing alkaline or other non-acid electrolytes
• Drafting Committee: WG 1 - TC 21/SC 21A/WG 1
• Current Stage: PPUB - Publication issued
• Start Date: 28-Nov-1996
• Completion Date: 28-Feb-1997

Overview

IEC TR 61438:1996 is a technical report issued by the International Electrotechnical Commission (IEC) offering comprehensive guidance on the potential safety and health hazards associated with the use of alkaline secondary cells and batteries, particularly nickel-cadmium types. This document targets equipment manufacturers and users, providing essential insight into safely applying, handling, and disposing of these energy storage devices. Although nickel-cadmium batteries are generally safe, improper use or design can lead to specific hazards threatening both users and equipment.

The report outlines the fundamental conditions that cause various hazards, details inherent risks linked to application, use, and abuse, and shares practical advice on minimizing potential dangers through thoughtful equipment design and operational practices. As a technical report of type 2, it serves as a prospective standard proposed for provisional application with an emphasis on gathering user feedback and practical experience to improve future revisions.

Key Topics

IEC TR 61438:1996 thoroughly addresses several critical areas concerning safety risks with alkaline secondary batteries:

• Explosion Hazards
  Identification of conditions under which alkaline batteries may pose explosion risks due to internal or external factors and ways to mitigate them.

• Pressure Rupture
  Analysis of scenarios where batteries may experience pressure build-up causing mechanical failure or rupture and design considerations to prevent such occurrences.

• Chemical Burns from Electrolytes
  Examination of the health risks associated with exposure to alkaline electrolytes, highlighting protective measures to avoid chemical burns.

• High Energy-Level Risks
  Guidance on handling elevated power levels which might lead to thermal or electrical hazards, ensuring appropriate safeguards.

• High Voltage Shock Hazards
  Advice on reducing risks linked to high voltages within battery systems, protecting users from possible electric shocks.

• Thermal Runaway
  Discussion of self-heating phenomena that can cause uncontrolled temperature rises in batteries, along with prevention strategies.

• Safe Disposal Practices
  Recommendations for the safe and environmentally responsible disposal of spent alkaline secondary cells and batteries to prevent health and environmental hazards.

• Other Recommendations
  General safety instructions and best practices for both equipment manufacturers and end-users to enhance safe battery use.

Applications

IEC TR 61438:1996 is highly valuable for:

• Equipment Manufacturers
  Designers and engineers responsible for integrating alkaline secondary batteries into electrical and electronic products can utilize the report to incorporate hazard mitigation features directly into product design.

• Safety Engineers and Risk Assessors
  Professionals tasked with evaluating battery-related risks in industrial and commercial settings benefit from the clear identification of hazards and recommended safety measures.

• End-Users and Maintenance Personnel
  Guidance on safe battery handling, use, and disposal ensures that users maintain operational safety and reduce health risks during routine maintenance or servicing.

• Regulatory Bodies and Standards Organizations
  The document supports the development or harmonization of national regulations and safety standards related to alkaline battery usage and manufacturing.

Related Standards

This technical report aligns and references several IEC standards and technical vocabularies to maintain consistency and clarity:

• IEC 50 / International Electrotechnical Vocabulary (IEV)
  Provides definitions and terminology to ensure clear communication related to electrical and electronic components.

• IEC 27 / Letter Symbols to be Used in Electrical Technology
  Standardizes the use of symbols for consistent documentation and understanding.

• IEC 417 / Graphical Symbols for Use on Equipment
  Specifies symbols that appear on battery-related equipment for safety communication.

• IEC 617 / Graphical Symbols for Diagrams
  Enables clear schematic representation of battery circuits and hazards.

• IEC 878 / Graphical Symbols in Medical Electrical Equipment
  Relevant for batteries used in medical devices, ensuring safe handling in that sector.

This report complements other IEC publications concerning secondary cells and batteries, particularly standards focusing on testing, performance, and safety requirements for nickel-cadmium and alkaline battery technologies.

---

By following IEC TR 61438:1996, manufacturers and users can better understand the inherent risks in alkaline secondary cell use and implement practical safety measures, thereby reducing health hazards and improving the overall safety of electrical and electronic products relying on these batteries.

Standards Content (Sample)

RAPPORT
CEI
TECHNIQUE
IEC
TECHNICAL
Première édition
REPORT
First edition
1996-12
Risques potentiels pour la santé et la sécurité
liés à l’emploi des accumulateurs alcalins –
Guide à l’usage des fabricants d’équipements
et des utilisateurs
Possible safety and health hazards in the use
of alkaline secondary cells and batteries –
Guide to equipment manufacturers and users
Numéro de référence
Reference number
CEI/IEC 1438: 1996
Validité de la présente publication Validity of this publication
Le contenu technique des publications de la CEI est cons- The technical content of IEC publications is kept under
tamment revu par la CEI afin qu'il reflète l'état actuel de constant review by the IEC, thus ensuring that the content
la technique. reflects current technology.
Des renseignements relatifs à la date de reconfirmation de Information relating to the date of the reconfirmation of the
la publication sont disponibles auprès du Bureau Central de publication is available from the IEC Central Office.
la CEI.
Les renseignements relatifs à ces révisions, à l'établis- Information on the revision work, the issue of revised
sement des éditions révisées et aux amendements peuvent editions and amendments may be obtained from IEC
être obtenus auprès des Comités nationaux de la CEI et National Committees and from the following IEC
dans les documents ci-dessous: sources:
• Bulletin de la CEI • IEC Bulletin
• Annuaire de la CEI • IEC Yearbook
Publié annuellement Published yearly
• Catalogue des publications de la CEI • Catalogue of IEC publications
Publié annuellement et mis à jour régulièrement Published yearly with regular updates
Terminologie Terminology
En ce qui concerne la terminologie générale, le lecteur se For general terminology, readers are referred to IEC 50:
reportera à la CEI 50: Vocabulaire Electrotechnique Inter- International Electrotechnical Vocabulary (IEV), which is
national (VEI), qui se présente sous forme de chapitres issued in the form of separate chapters each dealing
séparés traitant chacun d'un sujet défini. Des détails with a specific field. Full details of the IEV will be
complets sur le VEI peuvent être obtenus sur demande. supplied on request. See also the IEC Multilingual
Voir également le dictionnaire multilingue de la CEI. Dictionary.
Les termes et définitions figurant dans la présente publi- The terms and definitions contained in the present publi-
cation ont été soit tirés du VEI, soit spécifiquement cation have either been taken from the IEV or have been
approuvés aux fins de cette publication. specifically approved for the purpose of this publication.
Symboles graphiques et littéraux Graphical and letter symbols
Pour les symboles graphiques, les symboles littéraux et les For graphical symbols, and letter symbols and signs
signes d'usage général approuvés par la CEI, le lecteur approved by the IEC for general use, readers are referred to
consultera: publications:
– la CEI 27: Symboles littéraux à utiliser en – IEC 27: Letter symbols to be used in electrical
électrotechnique; technology;
– la CEI 417: Symboles graphiques utilisables – IEC 417: Graphical symbols for use on
sur le matériel. Index, relevé et compilation des equipment. Index, survey and compilation of the
feuilles individuelles; single sheets;
– la CEI 617: Symboles graphiques pour – IEC 617: Graphical symbols for diagrams;
schémas;
et pour les appareils électromédicaux, and for medical electrical equipment,
– la CEI 878: Symboles graphiques pour – IEC 878: Graphical symbols for electromedical
équipements électriques en pratique médicale. equipment in medical practice.
Les symboles et signes contenus dans la présente publi- The symbols and signs contained in the present publication
cation ont été soit tirés de la CEI 27, de la CEI 417, de la have either been taken from IEC 27, IEC 417, IEC 617
CEI 617 et/ou de la CEI 878, soit spécifiquement approuvés and/or IEC 878, or have been specifically approved for the
aux fins de cette publication. purpose of this publication.
Publications de la CEI établies par le IEC publications prepared by the same
même comité d'études technical committee
L'attention du lecteur est attirée sur les listes figurant à la fin The attention of readers is drawn to the end pages of this
de cette publication, qui énumèrent les publications de la publication which list the IEC publications issued by the
CEI préparées par le comité d'études qui a établi la technical committee which has prepared the present
présente publication. publication.

RAPPORT
CEI
TECHNIQUE – TYPE 2
IEC
TECHNICAL
Première édition
REPORT – TYPE 2
First edition
1996-12
Risques potentiels pour la santé et la sécurité
liés à l’emploi des accumulateurs alcalins –
Guide à l’usage des fabricants d’équipements
et des utilisateurs
Possible safety and health hazards in the use
of alkaline secondary cells and batteries –
Guide to equipment manufacturers and users
 CEI 1996  Droits de reproduction réservés  Copyright - all rights reserved
Aucune partie de cette publication ne peut être reproduite ni No part of this publication may be reproduced or utilized
utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, in any form or by any means, electronic or mechanical,
électronique ou mécanique, y compris la photocopie et les including photocopying and microfilm, without permission
microfilms, sans l'accord écrit de l'éditeur. in writing from the publisher
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Commission Electrotechnique Internationale
Q
International Electrotechnical Commission PRICE CODE
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For price, see current catalogue

– 2 – 1438 © CEI:1996
SOMMAIRE
Pages
AVANT-PROPOS . 4
INTRODUCTION . 8
Articles
1 Domaine d’application . 10
2 Références normatives. 10
3 Définitions . 12
4 Conseils généraux de sécurité. 12
5 Risques d’explosion. 12
6 Rupture sous pression. 18
7 Brûlures chimiques (dues à l’électrolyte) . 22
8 Risques liés à des niveaux d’énergie élevés . 24
9 Niveaux de tension élevés (chocs électriques) . 26
10 Emballement thermique. 26
11 Mise au rebut – élimination . 28
12 Autres recommandations . 30

1438 © IEC:1996 – 3 –
CONTENTS
Page
FOREWORD. 5
INTRODUCTION . 9
Clause
1 Scope. 11
2 Normative references . 11
3 Definitions . 13
4 General safety advice . 13
5 Explosion hazards . 13
6 Pressure rupture . 19
7 Chemical burns (electrolyte) . 23
8 High power level hazard . 25
9 High voltage levels (shock) . 27
10 Thermal runaway. 27
11 Disposal . 29
12 Other recommendations . 31

– 4 – 1438 © CEI:1996
COMMISSION ÉLECTROTECHNIQUE INTERNATIONALE
____________
RISQUES POTENTIELS POUR LA SANTÉ ET LA SÉCURITÉ
LIÉS À L’EMPLOI DES ACCUMULATEURS ALCALINS –
GUIDE À L’USAGE DES FABRICANTS D’ÉQUIPEMENTS
ET DES UTILISATEURS
AVANT-PROPOS
1) La CEI (Commission Electrotechnique Internationale) est une organisation mondiale de normalisation
composée de l'ensemble des comités électrotechniques nationaux (Comités nationaux de la CEI). La CEI a
pour objet de favoriser la coopération internationale pour toutes les questions de normalisation dans les
domaines de l'électricité et de l'électronique. A cet effet, la CEI, entre autres activités, publie des Normes
Internationales. Leur élaboration est confiée à des comités d'études, aux travaux desquels tout Comité
national intéressé par le sujet traité peut participer. Les organisations internationales, gouvernementales et
non gouvernementales, en liaison avec la CEI, participent également aux travaux. La CEI collabore
étroitement avec l'Organisation Internationale de Normalisation (ISO), selon des conditions fixées par accord
entre les deux organisations.
2) Les décisions ou accords officiels de la CEI concernant les questions techniques, représentent, dans la
mesure du possible un accord international sur les sujets étudiés, étant donné que les Comités nationaux
intéressés sont représentés dans chaque comité d’études.
3) Les documents produits se présentent sous la forme de recommandations internationales. Ils sont publiés
comme normes, rapports techniques ou guides et agréés comme tels par les Comités nationaux.
4) Dans le but d'encourager l'unification internationale, les Comités nationaux de la CEI s'engagent à appliquer
de façon transparente, dans toute la mesure possible, les Normes internationales de la CEI dans leurs normes
nationales et régionales. Toute divergence entre la norme de la CEI et la norme nationale ou régionale
correspondante doit être indiquée en termes clairs dans cette dernière.
5) La CEI n’a fixé aucune procédure concernant le marquage comme indication d’approbation et sa
responsabilité n’est pas engagée quand un matériel est déclaré conforme à l’une de ses normes.
6) L’attention est attirée sur le fait que certains des éléments de la présente Norme internationale peuvent faire
l’objet de droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. La CEI ne saurait être tenue pour
responsable de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et de ne pas avoir signalé leur existence.
La tâche principale des comités d’études de la CEI est d’élaborer des Normes internationales.
Exceptionnellement, un comité d’études peut proposer la publication d’un rapport technique de
l’un des types suivants:
• type 1, lorsque, en dépit de maints efforts, l’accord requis ne peut être réalisé en faveur
de la publication d’une Norme internationale;
• type 2, lorsque le sujet en question est encore en cours de développement technique ou
lorsque, pour une raison quelconque, la possibilité d’un accord pour la publication d’une
Norme internationale peut être envisagée pour l’avenir mais pas dans l’immédiat;
• type 3, lorsqu’un comité d’études a réuni des données de nature différente de celles qui
sont normalement publiées comme Normes internationales, cela pouvant comprendre, par
exemple, des informations sur l’état de la technique.
Les rapports techniques de type 1 et 2 font l’objet d’un nouvel examen trois ans au plus tard
après leur publication afin de décider éventuellement de leur transformation en Normes
internationales. Les rapports techniques de type 3 ne doivent pas nécessairement être révisés
avant que les données qu’ils contiennent ne soient plus jugées valables ou utiles.

1438 © IEC:1996 – 5 –
INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION
____________
POSSIBLE SAFETY AND HEALTH HAZARDS IN THE USE
OF ALKALINE SECONDARY CELLS AND BATTERIES –
GUIDE TO EQUIPMENT MANUFACTURERS AND USERS
FOREWORD
1) The IEC (International Electrotechnical Commission) is a worldwide organization for standardization
comprising all national electrotechnical committees (IEC National Committees). The object of the IEC is to
promote international co-operation on all questions concerning standardization in the electrical and electronic
fields. To this end and in addition to other activities, the IEC publishes International Standards. Their
preparation is entrusted to technical committees; any IEC National Committee interested in the subject dealt
with may participate in this preparatory work. International, governmental and non-governmental organizations
liaising with the IEC also participate in this preparation. The IEC collaborates closely with the International
Organization for Standardization (ISO) in accordance with conditions determined by agreement between the
two organizations.
2) The formal decisions or agreements of the IEC on technical matters express, as nearly as possible, an
international consensus of opinion on the relevant subjects since each technical committee has representation
from all interested National Committees.
3) The documents produced have the form of recommendations for international use and are published in the
form of standards, technical reports or guides and they are accepted by the National Committees in that
sense.
4) In order to promote international unification, IEC National Committees undertake to apply IEC International
Standards transparently to the maximum extent possible in their national and regional standards. Any
divergence between the IEC Standard and the corresponding national or regional standard shall be clearly
indicated in the latter.
5) The IEC provides no marking procedure to indicate its approval and cannot be rendered responsible for any
equipment declared to be in conformity with one of its standards.
6) Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this International Standard may be the
subject of patent rights. The IEC shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
The main task of IEC technical committees is to prepare International Standards. In
exceptional circumstances, a technical committee may propose the publication of a technical
report of one of the following types:
• type 1,when the required support cannot be obtained for the publication of an
International Standard, despite repeated efforts;
• type 2, when the subject is still under technical development or where for any other
reason there is the future but not immediate possibility of an agreement on an International
Standard;
• type 3, when a technical committee has collected data of a different kind from that which
is normally published as an International Standard, for example “state of the art“.
Technical reports of types 1 and 2 are subject to review within three years of publication to
decide whether they can be transformed into International Standards. Technical reports of
type 3 do not necessarily have to be reviewed until the data they provide are considered to be
no longer valid or useful.
– 6 – 1438 © CEI:1996
La CEI 1438, rapport technique de type 2, a été établie par le sous-comité 21A: Accumulateurs
alcalins et autres accumulateurs à électrolyte non acide, du comité d’études 21 de la CEI:
Accumulateurs.
Le texte de ce rapport technique est issu des documents suivants:
Projet de comité Rapport de vote
21A/185A/CDV 21A/201/RVC
Le rapport de vote indiqué dans le tableau ci-dessus donne toute information sur le vote ayant
abouti à l'approbation de ce rapport technique.
Le présent document est publié dans la série des rapports techniques de type 2
(conformément au paragraphe G.3.2.2 de la partie 1 des Directives CEI/ISO) comme «norme
prospective d’application provisoire» dans le domaine des accumulateurs alcalins car il est
urgent d’avoir des indications dans ce domaine d’application.
Ce document ne doit pas être considéré comme une «Norme internationale». Il est proposé
pour une mise en oeuvre provisoire, dans le but de recueillir des informations et d’acquérir de
l’expérience quant à son application dans la pratique. Il est de règle d’envoyer les observations
éventuelles relatives au contenu de ce document au Bureau Central de la CEI.
Il sera procédé à un nouvel examen de ce rapport technique de type 2 trois ans au plus tard
après sa publication, avec la faculté d’en prolonger la validité pendant trois autres années, de
le transformer en Norme internationale ou de l’annuler.

1438 © IEC:1996 – 7 –
IEC 1438, which is a technical report of type 2, has been prepared by subcommittee 21A:
Secondary cells and batteries containing alkaline or other non-acid electrolytes, of IEC
technical committee 21: Secondary cells and batteries.
The text of this technical report is based on the following documents:
Committee draft Report on voting
21A/185A/CDV 21A/201/RVC
Full information on the voting for the approval of this technical report can be found in the report
on voting indicated in the above table.
This document is issued in the type 2 technical report series of publications (according to
G.3.2.2 of part 1 of the IEC/ISO Directives) as a “prospective standard for provisional
application” in the field of alkaline secondary cells and batteries because there is an urgent
requirement for guidance in this field of application.
This document is not to be regarded as an “International Standard”. It is proposed for
provisional application so that information and experience of its use in practice may be
gathered. Comments on the contents of this document should be sent to the IEC Central
Office.
A review of this type 2 technical report will be carried out not later than three years after its
publication, with the options of either extension for another three years, conversion into an
International Standard, or withdrawal.

– 8 – 1438 © CEI:1996
INTRODUCTION
Bien que les accumulateurs nickel-cadmium soient utilisés de façon sûre, leur application et
leur emploi peuvent présenter, sous certaines conditions, des niveaux de danger indésirables
pour les personnes ou pour les biens. Les ingénieurs d’application et les autres personnes
techniquement compétentes peuvent contribuer à réduire ces risques par une bonne
compréhension des caractéristiques fondamentales des éléments nickel-cadmium et des
conditions qui conduisent à ces risques. Cette connaissance aura pour effet d’encourager la
prise en compte de la réduction des risques à la conception de l’accumulateur ou du système,
ou bien, si le risque est inévitable, de donner à l’utilisateur final les informations nécessaires
en matière de protection et de sécurité.

1438 © IEC:1996 – 9 –
INTRODUCTION
Although nickel-cadmium cells and batteries are being safely used, their application and use
can, under certain circumstances, present undesirable levels of risk to persons or property.
Reduction of these risks can best be achieved through full understanding, by application
engineers and other technically competent persons, of the fundamental characteristics of
nickel-cadmium cells and the conditions which generate hazards. This knowledge will
encourage the incorporation of risk reduction into battery and system design or, if the risk is
unavoidable, the provision of information on safety and protection measures to be employed by
end-users.
– 10 – 1438 © CEI:1996
RISQUES POTENTIELS POUR LA SANTÉ ET LA SÉCURITÉ
LIÉS À L’EMPLOI DES ACCUMULATEURS ALCALINS –
GUIDE À L’USAGE DES FABRICANTS D’ÉQUIPEMENTS
ET DES UTILISATEURS
1 Domaine d’application
L'objet de ce rapport technique est d'informer les ingénieurs d'application des systèmes et des
équipements sur les aspects techniques des risques potentiels. Il est de la responsabilité du
concepteur de transposer ces informations dans l'application, dès la conception, et dans les
instructions d'utilisation. Dans le cas d'éléments individuels ou d'accumulateurs vendus
directement par le fabricant à l'utilisateur final, il convient que le fabricant fournisse ces
informations.
Ce rapport technique décrit les conditions fondamentales nécessaires à la création de chaque
risque. Il couvre l'identification et la caractérisation des risques potentiels inhérents à
l'application, à l'emploi et à l'emploi abusif des accumulateurs nickel-cadmium. Il comprend
également des exemples de conception d'appareils minimisant ces risques. En outre, il
présente, de manière non exhaustive, quelques exemples types d'emploi abusif qui peuvent
aggraver le risque, ou d'actions qui peuvent l'atténuer.
Les risques potentiels qui font l'objet de ce rapport sont:
a) explosion due à l'hydrogène;
b) rupture sous pression;
c) brûlures chimiques (dues à l'électrolyte);
d) niveaux d'énergie élevés (incendie suite à un court-circuit);
e) niveaux de tension élevés (chocs électriques);
f) emballement thermique;
g) mise au rebut, élimination;
h) risques divers.
Ces risques sont d'abord considérés de façon générale et ensuite en fonction des conditions
spécifiques des éléments étanches ou des éléments ouverts.
2 Références normatives
Les documents normatifs suivants contiennent des dispositions qui, par suite de la référence
qui y est faite, constituent des dispositions valables pour le présent rapport technique. Au
moment de la publication, les éditions indiquées étaient en vigueur. Tout document normatif
est sujet à révision et les parties prenantes aux accords fondés sur le présent rapport
technique sont invitées à rechercher la possibilité d'appliquer les éditions les plus récentes des
documents normatifs indiqués ci-après. Les membres de la CEI et de l'ISO possèdent le
registre des Normes internationales en vigueur.
CEI 50(486): 1991, Vocabulaire Electrotechnique International (VEI) – Chapitre 486:
Eléments et batteries d'accumulateurs
CEI 993: 1989, Electrolyte pour éléments ouverts au nickel-cadmium

1438 © IEC:1996 – 11 –
POSSIBLE SAFETY AND HEALTH HAZARDS IN THE USE
OF ALKALINE SECONDARY CELLS AND BATTERIES –
GUIDE TO EQUIPMENT MANUFACTURERS AND USERS
1 Scope
The purpose of this technical report is to acquaint equipment and system application engineers
with the technical aspects of possible hazards. It is the designer’s responsibility to interpret this
information into the application design and the user instructions. In the case of single cells or
batteries sold directly by the manufacturer to the end-user, the manufacturer should supply this
information.
This technical report outlines the fundamental conditions necessary for the creation of each
hazard. It includes identification and characterization of the possible hazards inherent in the
application, use and abuse of nickel-cadmium cells and batteries. It also includes examples for
appliance design which minimize these hazards. Additionally, it presents some typical but non-
exhaustive examples of misuse that may precipitate, or actions which mitigate, the hazard.
The possible hazards that are the subject of this report are:
a) hydrogen explosion;
b) pressure rupture;
c) chemical burns (electrolyte);
d) high power levels (shorting, fire);
e) high voltage levels (shock);
f) thermal runaway;
g) disposal;
h) miscellaneous.
These hazards are considered first in general, and then in terms of conditions specific for
sealed cells and for vented cells.
2 Normative references
The following normative documents contain provisions which, through reference in this text,
constitute provisions of this technical report. At the time of publication, the editions indicated
were valid. All normative documents are subject to revision, and parties to agreements based
on this technical report are encouraged to investigate the possibility of applying the most recent
editions of the normative documents indicated below. Members of IEC and ISO maintain
registers of currently valid International Standards.
International Electrotechnical Vocabulary (IEV) − Chapter 486: Secondary
IEC 50(486): 1991,
cells and batteries
IEC 993: 1989, Electrolyte for vented nickel-cadmium cells

– 12 – 1438 © CEI:1996
3 Définitions
Pour les besoins du présent rapport technique, les définitions de la CEI 50(486), ainsi que les
définitions suivantes, s’appliquent:
3.1 bac d’élément: Godet, bac ou récipient, y compris le couvercle, entourant et enfermant
les plaques, le séparateur et l’électrolyte d’un élément.
3.2 enveloppe d’accumulateur: Enveloppe entourant une batterie d’éléments d’accumula-
teurs.
NOTE – On désigne quelquefois l’enveloppe d’accumulateur sous le nom de coffre de batterie. Dans le cas de
grands éléments ouverts, l’enveloppe peut être une salle entière.
3.3 dispositif de retenue des gaz: Tout espace capable d’accumuler et de conserver les gaz
rejetés pendant l’emploi ou l’emploi abusif d’un accumulateur.
NOTE – Le dispositif de retenue des gaz peut être le bac d’élément ou l’enveloppe d’accumulateur ou les deux.
3.4 fonctionnement normal: Fonctionnement de l’accumulateur dans les limites de courant,
tension, température et environnement mécanique prescrites par le fabricant.
4 Conseils généraux de sécurité
a) Suivre les recommandations des fabricants pour la charge et la décharge, le transport, le
stockage et l'emploi des accumulateurs nickel-cadmium.
b) Suivre les instructions de sécurité des fabricants d'accumulateurs.
c) Ne pas utiliser les accumulateurs qui ont été endommagés physiquement.
d) Ne pas détruire les accumulateurs, ne pas les jeter au feu. Leur destruction ou leur
incinération peut entraîner des risques divers.
e) Faire preuve d'une extrême prudence en démontant les batteries. Ne pas démonter les
éléments. Eviter d'insérer tout objet dans un élément, sauf ceux utilisés pour ajuster le
niveau d'électrolyte.
f) Suivre les réglementations locales pour l'élimination des accumulateurs.
NOTE – En raison de la relation inhérente entre la fonction de l'accumulateur nickel-cadmium et la cause
fondamentale des risques, il n'est pas toujours possible d'éliminer ces risques à la conception de
l'accumulateur.
5 Risques d’explosion
5.1 Notions générales essentielles
5.1.1 Vue d'ensemble
Ce sujet concerne l'inflammation d'un mélange explosif d'hydrogène et d'oxygène. L'hydrogène
est explosif dans l'air pour des concentrations allant de 4 % à 75 % d'hydrogène par volume.
La concentration explosive de l'hydrogène mélangé à l'oxygène s'étend de 4 % à 94 %. Le
risque maximal d'explosion se produit à la concentration stœchiométrique de 66 %.
L'élément nickel-cadmium commence généralement à produire de l'hydrogène, de façon
interne, lorsque la plaque négative approche de la pleine charge. L'oxygène est produit à
l'intérieur de l'élément lorsque la plaque positive approche de la pleine charge.

1438 © IEC:1996 – 13 –
3 Definitions
For the purpose of this technical report, the definitions of IEC 50(486) apply as well as the
following definitions:
3.1 cell container: Cell can, cell case, or “jar” including lid or cover immediately surrounding
and containing the plates, separator and the electrolyte.
3.2 battery enclosure: Enclosure surrounding the assembly of individual cells.
NOTE – The battery enclosure is sometimes referred to as the battery case or box, or in the case of large
vented cells, the enclosure may be an entire room.
3.3 gas retainer: Any space capable of accumulating and retaining gases evolved during the
use or abuse of a cell or battery.
NOTE – The gas retainer may be either the cell container or the battery enclosure or both.
3.4 normal operation: Operation of the cell within the range of current, voltage, cell
temperature, and mechanical environment as prescribed by the manufacturer.
4 General safety advice
a) Follow the manufacturer’s recommendations on charging and discharging, handling,
storage, and use of nickel-cadmium cells and batteries.
b) Follow the battery manufacturer’s safety instructions.
c) Do not use cells which have been physically damaged.
d) Do not mutilate or dispose of cells or batteries in fire. Various hazards may arise from
mutilation or incineration.
e) Use extreme caution if taking batteries apart. Do not disassemble cells. Avoid inserting
any object into a cell except those used for electrolyte level adjustment.
f) Follow the local regulations for battery disposal.
NOTE – Due to the inherent relationship between the function of the nickel-cadmium battery and the
fundamental cause of the hazard, it is not always possible to eliminate these hazards through cell/battery
design.
5 Explosion hazards
5.1 General fundamentals
5.1.1 Overview
This subject concerns the ignition of an explosive mixture of hydrogen and oxygen. Hydrogen is
explosive in air in concentrations ranging from 4 % to 75 % hydrogen by volume. The explosive
concentration of hydrogen when mixed with oxygen ranges from 4 % to 94 %. The maximum
explosive risk is present with a stoichiometric concentration of 66 %.
The nickel-cadmium cell generally begins to generate hydrogen internally when (if) the negative
plate approaches full charge. Oxygen is generated within the cell when (if) the positive plate
approaches full charge.
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5.1.2 Conditions nécessaires pour produire une explosion
Pour qu'une explosion se produise, deux conditions distinctes et indépendantes sont exigées à
la fois:
a) une concentration explosive d'hydrogène dans l'oxygène ou dans l'air;
b) une source d'inflammation d'énergie suffisante (par exemple une étincelle avec une
énergie d'environ 20 μJ).
Une explosion se produira à l'intérieur du dispositif de retenue des gaz si les conditions a) et b)
ci-dessus sont remplies simultanément. Généralement, ce dispositif de retenue des gaz peut
être le bac d'élément lui-même ou l'enveloppe d'accumulateur. De plus, il est possible que
l'explosion se propage du bac d'élément à l'enveloppe d'accumulateur, ou réciproquement, si
les mélanges explosifs sont présents dans les deux dispositifs de retenue et si aucune solution
n’est prévue à la conception pour l’empêcher.
Plus grand sera le dispositif de retenue des gaz, plus graves seront les conséquences d'une
explosion. Une explosion à l'intérieur d'un élément individuel peut entraîner une légère
détérioration en dehors de l'élément impliqué. Toutefois, si elle est suivie par l'inflammation
des éléments adjacents ou d'un mélange explosif dans l'enveloppe d'accumulateur, les dégâts
seront plus importants.
La probabilité de provoquer une explosion peut être réduite en diminuant la probabilité de a) ou
de b). La ventilation des enveloppes d'accumulateur et la minimisation de toutes les sources
d'inflammation possibles sont des moyens efficaces.
On peut trouver des sources d'inflammation à l'intérieur du bac d'élément, de l'enveloppe
d'accumulateur et à l'extérieur. L'élément d'accumulateur étant un dispositif de stockage
d'énergie électrique, il constitue une source naturelle d'énergie d'inflammation. L’inflammation
est très probable si cette énergie est déchargée par un arc ou par la surchauffe des
conducteurs.
Des chemins conducteurs entre les plaques de polarités opposées à l'intérieur du bac
d'élément, ou entre les bornes d'un élément ou d'un accumulateur, ou entre les éléments à
l'intérieur de l'enveloppe d'accumulateur, sont tous des moyens possibles d'inflammation.
Des connexions entre éléments mal serrées (connexions lâches) peuvent créer des points
chauds ou même provoquer des étincelles (s'il y a des vibrations) qui sont également une
cause possible d'inflammation.
Un câble pincé peut finalement céder à la pression et devenir un chemin conducteur. Les
surfaces conductrices, non protégées, des cartes de circuits imprimés peuvent également
devenir une source d'inflammation si elles sont court-circuitées par des fluides conducteurs
tels que l'électrolyte. Lorsque c'est possible, les distances entre les conducteurs de polarités
opposées, et entre les bacs d'élément conducteurs, ayant une différence de potentiel
supérieure à 1,5 V, seront prévues de façon suffisamment grande pour prévenir un court-circuit
accidentel et pour empêcher l'électrolyte de se répandre et donc de provoquer des courts-
circuits.
Une flamme ou des étincelles provenant d'autres sources sont des moyens évidents
d'inflammation et il convient de les éviter. L’une des sources la moins évidente est la décharge
électrostatique qui peut se produire lors de l'emploi d'un tissu d'essuyage sec pour nettoyer les
éléments. Une décharge électrique est également possible à partir d'un pistolet de
remplissage, non relié à la terre, ou d'un vêtement sec.

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5.1.2 Conditions necessary to produce an explosion
In order for an explosion to take place, two distinctly separate and independent conditions are
both required:
a) an explosive concentration of hydrogen in oxygen or air;
b) a source of sufficient ignition energy (for example, a spark with energy in the order of
20 μJ).
An explosion will occur within the gas retainer if both conditions a) and b) above are met.
Generally, this gas retainer may be the cell container itself, or the battery enclosure. Further, it
is possible for the explosion to travel from within the cell container to the battery enclosure, or
vice versa, if explosive mixtures are present in both retainers, and if no design solution is
employed to prevent it.
The larger the gas retainer, the more serious the consequences of the explosion. An explosion
within a single cell container may cause little damage other than to the cell involved. However,
if accompanied by ignition of either the adjacent cells, or an explosive mixture in the battery
enclosure, the damage will be more widespread.
Probability of an explosion may be achieved by minimizing the likelihood of either a) or b)
occurring. Ventilation of battery enclosures, and minimizing any possible ignition sources, are
effective.
Sources of ignition may be found within the cell container, the battery enclosure, and external
to them. Because the cell (battery) is a device of stored electrical energy, it is an inherent
source of ignition energy. Ignition is most likely if that energy is discharged through arcing or
overheating of conductors.
A conductive path between plates of opposite polarity within the cell container, or between the
output terminals of a cell or battery, or between cells inside the battery enclosure, are all
possible means of ignition.
Insufficiently tightened intercell connectors (loose connections) may generate hot points or
even sparks (when subjected to vibrations) which are also a possible cause of ignition.
Pinched wiring may ultimately yield to pressure and provide a conductive path. Unprotected
surface conductors on printed circuit boards may also become an ignition source if bridged by
conductive fluids such as electrolyte. Where possible, distances between conductors of
opposite polarity, and between conductive cell containers, with more than 1,5 V potential
difference, should be designed to be large enough to prevent inadvertent shorting, and to
prevent electrolyte wetting and bridging.
Open flame or sparks from other sources are an obvious means of ignition and should be
avoided. One of the less obvious sources is static electrical discharge which may occur when a
dry wiping cloth is used to clean cells. An electrical discharge is also possible from an
unearthed filling gun or dry clothing.

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5.1.3 Réduction des effets
L'inflammation et l'explosion d'un mélange stœchiométrique d'hydrogène et d'oxygène dans un
récipient rigide sont capables de créer instantanément une forte augmentation de pression
pouvant atteindre jusqu'à 12 fois la pression d'origine. La réduction de cette augmentation de
pression peut être obtenue par l'une ou l'autre des conditions suivantes:
a) permettre au volume de gaz de s'échapper, soit au travers du dispositif d’échappement
gaz, soit par une déformation, un éclatement ou une fuite du dispositif de retenue des gaz;
b) réduire la vitesse de propagation de la flamme à l'intérieur du dispositif de retenue;
c) refroidir le gaz quand la flamme commence à se propager.
La réduction du volume initial du mélange gazeux réduit les effets d'une explosion.
5.2 Conditions spécifiques aux accumulateurs étanches
L'élément étanche est conçu pour fonctionner normalement avec un surplus de capacité dans
la plaque négative (excédent négatif). Le fonctionnement normal produit de l'oxygène à la
plaque positive chargée. Le dégagement d'oxygène commence lorsque la plaque approche de
la pleine charge. Cet oxygène est recombiné sur la plaque négative à la même vitesse que
celle à laquelle il est produit. Ceci empêche la plaque négative d'atteindre l'état de charge
complète, et de produire de l'hydrogène. Par conséquent, en fonctionnement normal, comme
prescrit par le fabricant, aucun gaz ne s'échappe de l'élément.
Des usages électriques abusifs de l'élément étanche, tels qu'une charge inverse, une
surdécharge par des décharges avec des éléments de plus grande capacité montés en série,
le déséquilibre des plaques lié à l'usure de l'élément, une charge à des températures basses
non recommandées, et d'autres causes possibles, peuvent faire que l'élément étanche
produise de l'hydrogène à faible taux à certains moments de sa vie. Cet hydrogène va
s'accumuler à l'intérieur du bac d'élément.
Il est fortement recommandé que la possibilité d'explosion soit prise en compte à la conception
de l'enveloppe d'accumulateur. Il convient de prévoir des dispositions pour minimiser les
sources de retenue des gaz et d'inflammation. Il convient d'éviter des enveloppes
d'accumulateur complètement étanches. Il convient que l’isolement des câbles et l'isolement
des éléments soient pris en compte au niveau de la conception et mis en œuvre avec soin.
5.3 Conditions spécifiques aux accumulateurs ouverts
L'élément ouvert produit et libère une concentration stœchiométrique d'hydrogène et d'oxygène
lorsque le courant de charge est maintenu après la charge complète des deux plaques. La
quantité de ce mélange gazeux est d'environ 0,63 l de gaz à l'heure par élément, par ampère
de courant de surcharge, à la température normale (293 K) et à la pression normale
(1 013 hPa) (deux tiers d’hydrogène et un tiers d’oxygène).
NOTE – Ceci équivaut à 11 ml de gaz par minute et correspond à 1 ml d'eau décomposée par 3 Ah de
surcharge.
Un mélange presque stœchiométrique et explosif d'hydrogène et d'oxygène est donc
inévitablement présent à l'intérieur de l'élément. Normalement, ce mélange est à une pression
égale à la pression normale, atmosphérique ou supérieure, d'ouverture du système
d'échappement des gaz. Certaines sources d'inflammation possibles à l'intérieur du boîtier d'un
élément ouvert résultent de l'intrusion d'un outil métallique dans le bac d'élément, ou de
niveaux d'électrolyte extrêmement bas provoquant un échauffement local et la destruction des
séparateurs et des isolateurs internes, ceci entraînant la déformation des plaques et des
courts-circuits.
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5.1.3 Reduction of effects
The ignition and burning (explosion) of a stoichiometric mixture of hydrogen and oxygen in a
non-expanding container is capable of generating large and rapid transient pressure increases
up to approximately 12 times the original pressure. Reduction of this pressure rise may be
obtained if either:
a) the gas volume is allowed to expand by operation of the venting system or by flexing,
venting, bursting, or leaking of the gas retainer;
b) the speed of advance of the flame front is reduced within the retainer;
c) the gas is cooled while the flame front advances.
Reduction of the original volume of the gas mixture reduces the effects of an explosion.
5.2 Conditions specific to sealed cells
The sealed cell is designed to operate normally with a surplus of capacity in the negative plate
(excess negative). Normal operation generates oxygen at the charged positive plate. Oxygen
evolution begins as the plate approaches full charge. This oxygen is recombined at the
negative electrode at the same rate as it is being generated. This prevents the negative plate
from reaching full state of charge and generating hydrogen. Consequently, gas does not
escape from the cell under normal operation as prescribed by the manufacturer.
Electrical abuses of the sealed cell, such as being reverse charged, being overdischarged by
discharge in series with cells of higher capacity, plate imbalance accompanying cell wear-out,
being charged at non-recommended low temperatures, and possibly other effects, make it
possible that the sealed cell could generate some hydrogen at a modest rate at some point
during its life. This hydrogen tends to accumulate inside the cell container.
It is strongly recommended that the possibility of explosions be considered in the design of the
battery enclosure. Provision should be made to minimize both gas retention and ignition
sources. Completely gas-tight battery enclosures should be avoided. Insulation of wiring and
cells should be carefully designed and incorporated.
5.3 Conditions specific to vented cells
The vented cell generates and releases a stoichiometric concentration of hydrogen and oxygen
when charge current is continued after both plates reach full charge. The amount of this gas
mixture is approximately 0,63 l of gas per hour per cell per ampere of overcharge current at
normal temperature (293 K) and pressure (1 013 hPa) (two thirds hydrogen and one third
oxygen).
NOTE – This equates to 11 ml of gas per minute and corresponds to 1 ml of water being decomposed by 3 Ah
of overcharge.
A near stoichiometric and explosive mixture of hydrogen and oxygen is therefore unavoidably
present inside the cell. It normally exists at a pressure equal to the normal opening pressure,
atmospheric or greater, of the vent device. Some possible ignition sources inside the vented
cell container result from the intrusion of a metallic tool into the cell container, or extremely low
electrolyte levels resulting in local heating and destruction of internal separators and insulators
giving rise to plate distortion and shorting.

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La conception d'une ventilation significative et adéquate de l'enveloppe d'accumulateur
extérieure aux éléments, aussi bien que de l'espace entourant l'enveloppe d'accumulateur, est
donc impérative. Le volume libre de l'enveloppe d'accumulateur, qui pourrait être la salle des
accumulateurs, est beaucoup plus grand que celui du bac d'élément. Ce réservoir de mélange
explosif est d'une signification beaucoup plus grande que le mélange contenu à l'intérieur d'un
seul élément.
Pour la ventilation de l'enveloppe d'accumulateur, il convient donc de considérer:
a) l'hydrogène créé par le courant maximal délivré par le système de charge;
b) le nombre d'élément
...