Nickel-kadmiumbatterier eller batterier

Nickel-kadmiumbatterier är sekundära källor till elektrisk energi som uppfanns av Waldmar Jungner. I slutet av 1800-talet i Sverige bestod enheten av ett hölje, två elektroder – anod och katod – en separator och en elektrolyt. Den skiljer sig från andra batterier i materialet som används för att tillverka elektroderna och elektrolytlösningen. Dessa skillnader påverkar batteriets tekniska egenskaper avsevärt.

Design och funktionsprincip

Nickel-kadmiumbatterier (NiCd) fungerar enligt principen att omvandla kemisk energi till elektrisk energi genom reversibla reaktioner av nickelhydroxid (NiOOH), kadmium (Cd), vatten (H₂Som ett resultat bildas nickelhydroxid Ni(OH).₂ och Cd(OH)₂, visas EMF.

Kemiska reaktioner som sker i ett batteri:

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

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

Nickel-kadmiumbatterier tillverkas i ett tätt metallhölje, inuti vilket nickel- och kadmiumelektroderna är separerade med en separator, och en alkalisk lösning (kaliumhydroxid) fungerar som elektrolyt. Anoden är en folie eller ett ståltrådsnät belagt med en blandning av nickelhydroxid och ett ledande material. Katoden är också ett stålnät eller en folie, med kadmiumsvampig metall pressad in i cellerna.

Varianter

Nickel-kadmiumbatterier enligt sin form är de:

1. Cylindriska - de fick ett andra namn - "banker".
2. Platt - skiva eller "tablett"

Det cylindriska storleksområdet består av flera grundläggande standardtyper:

Beteckning	Diameter, mm	Längd, mm	Vikt, g
En	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

 

Skivbatterier eller "surfplattor" var ganska populära i de tidigare länderna SovjetunionenModerna kadmiumanaloger av de sovjetiska "tabletterna" används i klockor, fotoblixtar, hörapparater, kameror, ficklampor.

Egenskaper

1. Den nominella spänningen för ett element är 1,2 V.
2. Driftstemperaturområde: från +40 till -50^OMED.
3. Möjligheten till full laddning och urladdning är från 100 till 1000, moderna förbättrade modeller når 2000 cykler.
4. Självurladdningsgraden är cirka 10 % per månad.

Fördelar

Nickel-kadmiumbatterier har ett antal fördelar jämfört med andra:

• Möjlighet att arbeta vid temperaturer under noll.
• Snabb laddningshastighet och långsam batteriurladdning.
• Drift under extrema industriella förhållanden (motståndskraft mot stötar, slag, höga belastningar, ökat damm, temperaturer under noll).
• Flera laddnings- och urladdningscykler – 1000 eller fler.
• Lång livslängd - upp till 10 år.
• Lång hållbarhet, även utan laddning – cirka 5 år.
• Relativt låg kostnad.

Brister

Nackdelarna inkluderar:

• Minneseffekt är kapacitetsförlusten vid laddning av ett kadmiumbatteri som inte är helt urladdat.
• Innehållets toxicitet innebär att miljöskyddsföreskrifter måste följas vid avfallshantering.
• Självurladdning – efter ett års förvaring kommer ett fulladdat nickel-kadmiumbatteri att vara helt urladdat.
• Processen för batteriåterställning efter långvarig förvaring tar flera fullständiga laddnings- och urladdningscykler.
• Den låga spänningen för en enskild cell är 1,2 V. För att öka batteriets utspänning är flera celler seriekopplade.

Ansökan

Kadmiumbatterier, På grund av deras egenskaper används de i enheter med hög strömförbrukning och höga driftsbelastningar:

• Flod- och sjötransport.
• Lufttransport - flygplan, helikoptrar.
• Markelektrisk transport - spårvagnar, trådbussar.
• Militär utrustning.
• Industriell produktion - elbilar.
• Elverktyg - borrar, skruvmejslar.
• Hushållsapparater - elektriska rakapparater, ficklampor.
• Radioteknik – bärbara porttelefoner, radiostyrda leksaker.

Slutsatser, rekommendationer

• Ni-CD-batterier värms inte upp under drift eftersom de kemiska reaktionerna inuti är endoterma, vilket innebär att den genererade värmen absorberas. Denna egenskap minskar risken för överhettning och förlänger deras livslängd.
• Närvaron av ett tätt, förseglat hölje, som kan motstå aggressiva yttre påverkan (temperatur- och tryckförändringar, kemisk förstörelse), gör nickel-kadmiumbatterier resistenta mot självantändning.
• I industrianläggningar fortsätter kadmiumbatterier att fungera tillförlitligt i 10–20 år, trots nya moderna analoger, och behöver därför inte bytas ut.

För att förlänga livslängden på nickel-kadmiumbatterier måste de laddas korrekt:

• För högkvalitativ laddning behöver du använda specialladdare (ZU).
• Det rekommenderas inte att ladda ett batteri som inte är helt urladdat - kristallisering kommer att ske, ämnets yta kommer att minska och kapacitet.
• Konstant laddning – till följd av överhettning och en minskning av mängden vatten i elektrolyten – kommer att leda till att elektroderna och separatorn förstörs.
• Underladdning kommer att förkorta NiCd-batteriets livslängd.
• För att eliminera "minneseffekten" måste batteriets kapacitet återställas genom att utföra flera laddnings- och urladdningscykler.
• Laddningsprocessen utförs bäst vid en temperatur på 20^OMED.