Baterie niklowo-kadmowe lub baterie

Baterie niklowo-kadmowe są wtórnymi źródłami energii elektrycznej wynalezionymi przez Waldmara Jungnera. Pod koniec XIX wieku w Szwecji urządzenie składało się z obudowy, dwóch elektrod – anody i katody – separatora oraz elektrolitu. Różniło się od innych baterii materiałem użytym do wykonania elektrod i roztworu elektrolitu. Różnice te znacząco wpływały na parametry techniczne baterii.

Konstrukcja i zasada działania

Baterie niklowo-kadmowe (NiCd) działają na zasadzie przekształcania energii chemicznej w energię elektryczną poprzez odwracalne reakcje wodorotlenku niklu (NiOOH), kadmu (Cd), wody (H₂O). W rezultacie powstaje wodorotlenek niklu Ni(OH).₂ i Cd(OH)₂, pojawia się Pole elektromagnetyczne.

Reakcje chemiczne zachodzące w baterii:

Podczas ładowania: 2Ni(OH)₂+ Cd(OH)₂ → 2NiOOH + Cd + 2H₂O

Podczas rozładowania: 2NiOOH + Cd + 2H₂O → 2Ni(OH)₂+ Cd(OH)₂

Akumulatory niklowo-kadmowe są produkowane w zwartej metalowej obudowie, w której elektrody niklowe i kadmowe są oddzielone separatorem, a elektrolitem jest roztwór alkaliczny (wodorotlenek potasu). Anodę stanowi folia lub siatka z drutu stalowego pokryta mieszaniną wodorotlenku niklu i materiału przewodzącego. Katodę stanowi również siatka lub folia stalowa, z wtłoczonym do ogniw metalem gąbczastym kadmem.

Odmiany

Baterie niklowo-kadmowe ze względu na formę są to:

1. Cylindryczne - otrzymały drugą nazwę - "banki".
2. Płaski - dysk lub „tabletka”

Zakres rozmiarów cylindrycznych składa się z kilku podstawowych typów standardowych:

Oznaczenie	Średnica, mm	Długość, mm	Waga, gramy
A	17	50	32
AA	14.2	50	21
AAA	10.5	44,5	10
1/2 SC	23	26	30
SC (sub 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

 

Baterie dyskowe, czyli „tabletki”, cieszyły się dużą popularnością w krajach byłego ZSRR. ZSRRNowoczesne kadmowe odpowiedniki radzieckich „tabletek” stosowane są w zegarkach, lampach błyskowych, aparaty słuchowe, aparaty fotograficzne, latarki.

Charakterystyka

1. Napięcie nominalne jednego elementu wynosi 1,2 V.
2. Zakres temperatur pracy: od +40 do -50^OZ.
3. Możliwość pełnego naładowania-rozładowania wynosi od 100 do 1000 cykli, nowoczesne udoskonalone modele osiągają 2000 cykli.
4. Wskaźnik samorozładowania wynosi około 10% miesięcznie.

Zalety

Akumulatory niklowo-kadmowe mają szereg zalet w porównaniu z innymi:

• Możliwość pracy w temperaturach poniżej zera.
• Szybkie ładowanie i powolne rozładowywanie baterii.
• Praca w ekstremalnych warunkach przemysłowych (odporność na wstrząsy, uderzenia, duże obciążenia, zwiększone zapylenie, temperatury poniżej zera).
• Wielokrotne cykle ładowania i rozładowania – 1000 i więcej.
• Długa żywotność - do 10 lat.
• Długa trwałość, nawet bez ładowania – około 5 lat.
• Stosunkowo niski koszt.

Wady

Do wad zalicza się:

• Efekt pamięci to utrata pojemności występująca podczas ładowania akumulatora kadmowego, który nie został całkowicie rozładowany.
• Ze względu na toksyczność zawartości pojemnika, podczas jego utylizacji należy przestrzegać przepisów bezpieczeństwa środowiskowego.
• Samorozładowanie – po roku przechowywania w pełni naładowany akumulator niklowo-kadmowy ulegnie całkowitemu rozładowaniu.
• Proces regeneracji akumulatora po długotrwałym przechowywaniu obejmuje kilka pełnych cykli ładowania i rozładowania.
• Niskie napięcie pojedynczej celi wynosi 1,2 V. Aby zwiększyć napięcie wyjściowe akumulatora, łączy się szeregowo kilka cel.

Aplikacja

Baterie kadmowe, Ze względu na swoje właściwości znajdują zastosowanie w urządzeniach o dużym poborze prądu i dużych obciążeniach roboczych:

• Transport rzeczny i morski.
• Transport lotniczy - samoloty, śmigłowce.
• Naziemny transport elektryczny - tramwaje, trolejbusy.
• Sprzęt wojskowy.
• Produkcja przemysłowa - samochody elektryczne.
• Narzędzia elektryczne - wiertarki, wkrętarki.
• Sprzęt AGD - maszynki elektryczne, latarki.
• Radiotechnika – przenośne interkomy, zabawki sterowane radiem.

Wnioski, zalecenia

• Akumulatory Ni-CD nie nagrzewają się podczas pracy, ponieważ zachodzące w nich reakcje chemiczne są endotermiczne, co oznacza, że ​​generowane ciepło jest absorbowane. Ta właściwość zmniejsza ryzyko przegrzania i wydłuża ich żywotność.
• Obecność szczelnej, uszczelnionej obudowy, odpornej na agresywne czynniki zewnętrzne (zmiany temperatury i ciśnienia, uszkodzenia chemiczne) sprawia, że ​​akumulatory niklowo-kadmowe są odporne na samozapłon.
• W zakładach przemysłowych baterie kadmowe działają niezawodnie przez 10–20 lat, mimo pojawienia się nowych, nowoczesnych odpowiedników, i nie wymagają wymiany.

Aby wydłużyć żywotność akumulatorów niklowo-kadmowych, należy je prawidłowo ładować:

• Aby uzyskać wysoką jakość ładowania, należy używać specjalnych ładowarek (ZU).
• Nie zaleca się ładowania akumulatora, który nie jest całkowicie rozładowany – nastąpi krystalizacja, powierzchnia substancji zmniejszy się, a pojemność.
• Ciągłe ładowanie - wynikające z przegrzania i zmniejszenia się ilości wody w elektrolicie - prowadzi do zniszczenia elektrod i separatora.
• Niedoładowanie skraca żywotność akumulatora NiCd.
• Aby wyeliminować „efekt pamięci”, konieczne jest przywrócenie pojemności akumulatora poprzez przeprowadzenie kilku cykli ładowania i rozładowania.
• Proces ładowania najlepiej przeprowadzać w temperaturze 20°C.^OZ.