Nikkel-kadmium-batterier eller batterier

Nikkel-kadmium-batterier er sekundære kilder til elektrisk energi oppfunnet av Waldmar Jungner. På slutten av 1800-tallet i Sverige besto enheten av et hus, to elektroder – anode og katode – en separator og en elektrolytt. Den skiller seg fra andre batterier i materialet som brukes til å lage elektrodene og elektrolyttløsningen. Disse forskjellene påvirker batteriets tekniske egenskaper betydelig.

Design og driftsprinsipp

Nikkel-kadmium-batterier (NiCd) fungerer etter prinsippet om å konvertere kjemisk energi til elektrisk energi gjennom reversible reaksjoner av nikkelhydroksid (NiOOH), kadmium (Cd), vann (H₂Som et resultat dannes nikkelhydroksid Ni(OH)₂.₂ og Cd(OH)₂, vises EMF.

Kjemiske reaksjoner som oppstår i et batteri:

Under lading: 2Ni(OH)₂+ Cd(OH)₂ → 2NiOOH + Cd + 2H₂Å

Under utladning: 2NiOOH + Cd + 2H₂O → 2Ni(OH)₂+ Cd(OH)₂

Nikkel-kadmium-batterier produseres i et tett metallhus, der nikkel- og kadmiumelektrodene er atskilt av en separator, og en alkalisk løsning (kaliumhydroksid) fungerer som elektrolytt. Anoden er en folie eller ståltrådnett belagt med en blanding av nikkelhydroksid og et ledende materiale. Katoden er også en stålnett eller folie, med kadmium-svampaktig metall presset inn i cellene.

Varianter

Nikkel-kadmium-batterier i henhold til formen sin er de:

1. Sylindriske - de fikk et etternavn - "banker".
2. Flat - plate eller "nettbrett"

Det sylindriske størrelsesområdet består av flere grunnleggende standardtyper:

Betegnelse	Diameter, mm	Lengde, mm	Vekt, g
EN	17	50	32
AA	14.2	50	21
AAA	10,5	44,5	10
1/2 SC	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 ganske populære i landene i det tidligere SovjetunionenModerne kadmiumanaloger av de sovjetiske "tablettene" brukes i klokker, fotoblitser, høreapparater, kameraer, lommelykter.

Kjennetegn

1. Den nominelle spenningen til ett element er 1,2 V.
2. Driftstemperaturområde: fra +40 til -50^ÅMED.
3. Muligheten for full lading og utladning er fra 100 til 1000, moderne forbedrede modeller når 2000 sykluser.
4. Selvutladningsraten er omtrent 10 % per måned.

Fordeler

Nikkel-kadmium-batterier har en rekke fordeler fremfor andre:

• Mulighet for drift ved temperaturer under null.
• Rask ladehastighet og langsom batteriutlading.
• Drift under ekstreme industrielle forhold (motstand mot støt, slag, høy belastning, økt støv, temperaturer under null).
• Flere lade- og utladningssykluser – 1000 eller mer.
• Lang levetid - opptil 10 år.
• Lang holdbarhet, selv uten lading – omtrent 5 år.
• Relativt lav kostnad.

Mangler

Ulempene inkluderer:

• Minneeffekt er tapet av kapasitet når man lader et kadmiumbatteri som ikke er helt utladet.
• Toksisiteten til det indre innholdet betyr at miljøforskrifter må overholdes under avhending.
• Selvutlading – etter ett års lagring vil et fulladet nikkel-kadmium-batteri være fullstendig utladet.
• Prosessen med batterigjenoppretting etter langtidslagring tar flere fulle lade- og utladingssykluser.
• Lavspenningen til en enkelt celle er 1,2 V. For å øke batteriets utgangsspenning kobles flere celler i serie.

Søknad

Kadmiumbatterier, På grunn av egenskapene deres brukes de i enheter med høyt strømforbruk og høye driftsbelastninger:

• Elve- og sjøtransport.
• Lufttransport - fly, helikoptre.
• Elektrisk bakketransport - trikker, trolleybusser.
• Militært utstyr.
• Industriell produksjon - elbiler.
• Elektroverktøy - driller, skrutrekkere.
• Husholdningsapparater - elektriske barberhøvler, lommelykter.
• Radioteknikk – bærbare interkomanlegg, radiostyrte leker.

Konklusjoner, anbefalinger

• Ni-CD-batterier varmes ikke opp under drift fordi de kjemiske reaksjonene inni er endoterme, noe som betyr at den genererte varmen absorberes. Denne egenskapen reduserer risikoen for overoppheting og forlenger levetiden.
• Tilstedeværelsen av et tett, forseglet deksel, som er i stand til å motstå aggressive ytre påvirkninger (temperatur- og trykkendringer, kjemisk ødeleggelse), gjør nikkel-kadmium-batterier motstandsdyktige mot spontan antennelse.
• I industrianlegg fortsetter kadmiumbatterier å fungere pålitelig i 10–20 år, til tross for nye moderne analoger, og krever derfor ikke utskifting.

For å forlenge levetiden til nikkel-kadmium-batterier må de lades riktig:

• For lading av høy kvalitet må du bruke spesielle ladere (ZU).
• Det anbefales ikke å lade et batteri som ikke er helt utladet – krystallisering vil oppstå, stoffets overflateareal vil avta, og kapasitet.
• Konstant opplading – som følge av overoppheting og en reduksjon i mengden vann i elektrolytten – vil føre til ødeleggelse av elektrodene og separatoren.
• Underlading vil redusere levetiden til NiCd-batteriet.
• For å eliminere «minneeffekten» må batterikapasiteten gjenopprettes ved å utføre flere lade- og utladesykluser.
• Ladeprosessen utføres best ved en temperatur på 20^ÅMED.