Nikelio-kadmio baterijos arba baterijos

Nikelio-kadmio baterijos yra antriniai elektros energijos šaltiniai, kuriuos išrado Waldmaras Jungneris. XIX a. pabaigoje Švedijoje šis prietaisas buvo sudarytas iš korpuso, dviejų elektrodų – anodo ir katodo – separatoriaus ir elektrolito. Nuo kitų baterijų jis skyrėsi elektrodams ir elektrolito tirpalui naudojama medžiaga. Šie skirtumai daro didelę įtaką baterijos techninėms charakteristikoms.

Dizainas ir veikimo principas

Nikelio-kadmio baterijos (NiCd) veikia cheminės energijos pavertimo elektros energija principu per grįžtamąsias nikelio hidroksido (NiOOH), kadmio (Cd), vandens (H₂O). Dėl to susidaro nikelio hidroksidas Ni(OH).₂ ir Cd(OH)₂, pasirodo Elektromagnetinis laukas.

Baterijoje vykstančios cheminės reakcijos:

Įkrovimo metu: 2Ni(OH)₂+ Cd(OH)₂ → 2NiOOH + Cd + 2H₂O

Iškrovimo metu: 2NiOOH + Cd + 2H₂O → 2Ni(OH)₂+ Cd(OH)₂

Nikelio-kadmio baterijos gaminamos tankiame metaliniame korpuse, kurio viduje nikelio ir kadmio elektrodai yra atskirti separatoriumi, o elektrolitas yra šarminis tirpalas (kalio hidroksidas). Anodas yra folija arba plieninis vielos tinklelis, padengtas nikelio hidroksido ir laidžios medžiagos mišiniu. Katodas taip pat yra plieninis tinklelis arba folija, į kurios elementus įpresuotas kadmio kempinės pavidalo metalas.

Veislės

Nikelio-kadmio baterijos pagal savo formą jie yra:

1. Cilindriniai - jie gavo antrą pavadinimą - „bankai“.
2. Butas - diskas arba „planšetė“

Cilindrinių dydžių diapazoną sudaro keli pagrindiniai standartiniai tipai:

Pavadinimas	Skersmuo, mm	Ilgis, mm	Svoris, g
A	17	50	32
AA	14.2	50	21
AAA	10.5	44,5	10
1/2 SC	23	26	30
SC (pagalbinis 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

 

Diskinės baterijos arba „planšetės“ ​​buvo gana populiarios buvusiose šalyse SSRSŠiuolaikiniai kadmio analogai sovietinėms „tabletėms“ naudojami laikrodžiuose, foto blykstėse, klausos aparatai, fotoaparatai, blykstės.

Charakteristikos

1. Vieno elemento nominali įtampa yra 1,2 V.
2. Darbinė temperatūra: nuo +40 iki -50^OSU.
3. Visiško įkrovimo-iškrovimo galimybė yra nuo 100 iki 1000, šiuolaikiniai patobulinti modeliai pasiekia 2000 ciklų.
4. Savaiminio išsikrovimo greitis yra apie 10% per mėnesį.

Privalumai

Nikelio-kadmio baterijos turi daug pranašumų, palyginti su kitomis:

• Galimybė veikti esant minusinei temperatūrai.
• Greitas įkrovimo greitis ir lėtas akumuliatoriaus išsikrovimas.
• Eksploatavimas ekstremaliomis pramoninėmis sąlygomis (atsparumas smūgiams, smūgiams, didelėms apkrovoms, padidėjusiam dulkių kiekiui, minusinei temperatūrai).
• Keli įkrovimo ir iškrovimo ciklai – 1000 ar daugiau.
• Ilgas tarnavimo laikas – iki 10 metų.
• Ilgas galiojimo laikas, net ir neįkrautas – apie 5 metus.
• Santykinai maža kaina.

Trūkumai

Trūkumai yra šie:

• Atminties efektas yra talpos praradimas įkraunant ne iki galo išsikrovusią kadmio bateriją.
• Dėl vidinio turinio toksiškumo utilizavimo metu būtina laikytis aplinkosaugos taisyklių.
• Savaiminis išsikrovimas – po vienerių metų saugojimo pilnai įkrauta nikelio-kadmio baterija visiškai išsikraus.
• Baterijos atkūrimo procesas po ilgalaikio saugojimo trunka kelis pilnus įkrovimo-iškrovimo ciklus.
• Vieno elemento žemoji įtampa yra 1,2 V. Norint padidinti akumuliatoriaus išėjimo įtampą, keli elementai yra sujungti nuosekliai.

Paraiška

Kadmio baterijos, Dėl savo savybių jie naudojami įrenginiuose, kuriuose sunaudojama daug srovės ir yra didelės darbinės apkrovos:

• Upių ir jūrų transportas.
• Oro transportas – lėktuvai, sraigtasparniai.
• Antžeminis elektrinis transportas – tramvajai, troleibusai.
• Karinė įranga.
• Pramoninė gamyba – elektromobiliai.
• Elektriniai įrankiai – grąžtai, atsuktuvai.
• Buitiniai prietaisai – elektriniai skustuvai, žibintuvėliai.
• Radijo inžinerija – nešiojamieji domofonai, radijo bangomis valdomi žaislai.

Išvados, rekomendacijos

• Ni-CD baterijos veikimo metu neįkaista, nes viduje vykstančios cheminės reakcijos yra endoterminės, o tai reiškia, kad susidariusi šiluma yra absorbuojama. Ši savybė sumažina perkaitimo riziką ir pailgina jų tarnavimo laiką.
• Sandarus, sandarus korpusas, galintis atlaikyti agresyvų išorinį poveikį (temperatūros ir slėgio pokyčius, cheminį sunaikinimą), daro nikelio-kadmio baterijas atsparias savaiminiam degimui.
• Pramoninėse įmonėse kadmio baterijos, nepaisant naujų modernių analogų, patikimai tarnauja 10–20 metų, todėl jų nereikia keisti.

Norint prailginti nikelio-kadmio baterijų tarnavimo laiką, jas reikia tinkamai įkrauti:

• Norint kokybiškai įkrauti, reikia naudoti specialius įkroviklius (ZU).
• Nerekomenduojama įkrauti akumuliatoriaus, kuris nėra visiškai išsikrovęs – įvyks kristalizacija, sumažės medžiagos paviršiaus plotas ir talpa.
• Nuolatinis įkrovimas – dėl perkaitimo ir vandens kiekio sumažėjimo elektrolite – sunaikins elektrodus ir separatorių.
• Nepakankamas įkrovimas sutrumpins NiCd akumuliatoriaus tarnavimo laiką.
• Norint pašalinti „atminties efektą“, akumuliatoriaus talpa turi būti atkurta atliekant kelis įkrovimo-iškrovimo ciklus.
• Įkrovimo procesą geriausia atlikti 20 °C temperatūroje^OSU.