Nikkel-cadmium-batterier er sekundære kilder til elektrisk energi opfundet af Waldmar Jungner. I slutningen af det 19. århundrede i Sverige bestod enheden af et hus, to elektroder – anode og katode – en separator og en elektrolyt. Den adskiller sig fra andre batterier i det materiale, der bruges til at fremstille elektroderne, og elektrolytopløsningen. Disse forskelle påvirker batteriets tekniske egenskaber betydeligt.
Design og driftsprincip
Nikkel-cadmium-batterier (NiCd) fungerer ud fra princippet om at omdanne kemisk energi til elektrisk energi gennem reversible reaktioner af nikkelhydroxid (NiOOH), cadmium (Cd), vand (H2Som følge heraf dannes nikkelhydroxid Ni(OH).2 og Cd(OH)2, vises EMF.
Kemiske reaktioner, der forekommer i et batteri:
Under opladning: 2Ni(OH)2+ Cd(OH)2 → 2NiOOH + Cd + 2H2Åh
Under afladning: 2NiOOH + Cd + 2H2O → 2Ni(OH)2+ Cd(OH)2
Nikkel-cadmium-batterier fremstilles i et tæt metalhus, hvor nikkel- og cadmium-elektroderne er adskilt af en separator, og en alkalisk opløsning (kaliumhydroxid) fungerer som elektrolyt. Anoden er en folie eller et ståltrådsnet belagt med en blanding af nikkelhydroxid og et ledende materiale. Katoden er også et stålnet eller en folie med cadmium-svampet metal presset ind i cellerne.
Varianter
Nikkel-cadmium-batterier efter deres form er de:
- Cylindriske - de fik et andet navn - "banker".
- Flad - disk eller "tablet"
Det cylindriske størrelsesområde består af flere grundlæggende standardtyper:
| Betegnelse | Diameter, mm | Længde, mm | Vægt, g |
| EN | 17 | 50 | 32 |
| AA | 14.2 | 50 | 21 |
| AAA | 10,5 | 44,5 | 10 |
| 1/2 stk. | 23 | 26 | 30 |
| SC (under-C) | 23 | 43 | 52 |
| C | 26 | 46 | 72 |
| D | 33 | 58 | 105-145 |
| F | 33 | 91 | 231 |
| SF (super F) | 41,4 | 89,1 | 393 |
Skivebatterier eller "tabletter" var ret populære i de tidligere lande SovjetunionenModerne cadmium-analoger af de sovjetiske "tabletter" bruges i ure, fotoblitzer, høreapparater, kameraer, lommelygter.
Karakteristika
- Den nominelle spænding for ét element er 1,2 V.
- Driftstemperaturområde: fra +40 til -50ÅhMED.
- Muligheden for fuld opladning og afladning er fra 100 til 1000, moderne forbedrede modeller når 2000 cyklusser.
- Selvafladningsraten er omkring 10% om måneden.
Fordele
Nikkel-cadmium-batterier har en række fordele i forhold til andre:
- Mulighed for drift ved temperaturer under frysepunktet.
- Hurtig opladningshastighed og langsom batteriafladning.
- Drift under ekstreme industrielle forhold (modstandsdygtighed over for stød, slag, høje belastninger, øget støvindhold, temperaturer under frysepunktet).
- Flere opladnings- og afladningscyklusser – 1000 eller mere.
- Lang levetid - op til 10 år.
- Lang holdbarhed, selv når den ikke er opladet – cirka 5 år.
- Relativt lave omkostninger.
Fejl
Ulemperne omfatter:
- Hukommelseseffekt er tabet af kapacitet ved opladning af et cadmiumbatteri, der ikke er helt afladet.
- Indholdets toksicitet betyder, at miljøsikkerhedsforskrifterne skal overholdes under bortskaffelse.
- Selvafladning - efter et års opbevaring vil et fuldt opladet nikkel-cadmium-batteri være fuldstændigt afladet.
- Processen med batterigendannelse efter langtidsopbevaring tager flere fulde opladnings- og afladningscyklusser.
- Lavspændingen for en enkelt celle er 1,2 V. For at øge batteriets udgangsspænding er flere celler forbundet i serie.
Anvendelse
Cadmium-batterier, På grund af deres egenskaber anvendes de i enheder med højt strømforbrug og høje driftsbelastninger:
- Flod- og søtransport.
- Lufttransport - fly, helikoptere.
- Jordbunden elektrisk transport - sporvogne, trolleybusser.
- Militært udstyr.
- Industriel produktion - elbiler.
- Elværktøj - boremaskiner, skruetrækkere.
- Husholdningsapparater - elektriske barbermaskiner, lommelygter.
- Radioteknik – bærbare intercoms, radiostyret legetøj.
Konklusioner, anbefalinger
- Ni-CD-batterier opvarmes ikke under drift, fordi de kemiske reaktioner indeni er endoterme, hvilket betyder, at den genererede varme absorberes. Denne egenskab reducerer risikoen for overophedning og forlænger deres levetid.
- Tilstedeværelsen af et tæt, forseglet hus, der er i stand til at modstå aggressive ydre påvirkninger (temperatur- og trykændringer, kemisk ødelæggelse), gør nikkel-cadmium-batterier modstandsdygtige over for spontan antændelse.
- I industrianlæg fortsætter cadmiumbatterier med at fungere pålideligt i 10-20 år, på trods af nye moderne analoger, og kræver derfor ikke udskiftning.
For at forlænge levetiden på nikkel-cadmium-batterier skal de oplades korrekt:
- For opladning af høj kvalitet skal du bruge specielle opladere (ZU).
- Det anbefales ikke at oplade et batteri, der ikke er helt afladet - krystallisering vil forekomme, stoffets overfladeareal vil falde, og kapacitet.
- Konstant genopladning - som følge af overophedning og et fald i mængden af vand i elektrolytten - vil føre til ødelæggelse af elektroderne og separatoren.
- Underopladning vil forringe NiCd-batteriets levetid.
- For at eliminere "hukommelseseffekten" skal batteriets kapacitet genoprettes ved at udføre flere opladnings- og afladningscyklusser.
- Opladningsprocessen udføres bedst ved en temperatur på 20ÅhMED.
