Cadmium-Batterie. Nickel-Cadmium-Batterien: Gerät, Wiederherstellung

Obwohl Nickel-Cadmium-Batterien seit diesem Jahr aus der Produktion in der Europäischen Union verboten sind, werden diese unermüdlichen Arbeiter immer noch in vielen preiswerten und leistungsstarken autonomen Geräten (Schraubendreher, Elektrorasierer, Taschenlampen) eingesetzt.

Auch wenn die Bedienungsanleitung nichts über die Art des Akkus des Gerätes aussagt, lässt sich ganz einfach feststellen, dass es sich um den Nickel-Cadmium-Akku handelt, der als Stromquelle dient – ​​meistens wird die Ladezeit in der Reichweite angegeben von 5-12 Stunden und es gibt einen Hinweis darauf, dass das Ladegerät nach der Ladezeit von selbst ausgeschaltet werden muss.

Bei Nickel-Cadmium-Batterien wird eine schnelle Impulsladung einem langsamen Konstantstrom vorgezogen. Diese Akkus können viel Leistung liefern, was ihre Wahl für leistungsstarke Standalone-Geräte bestimmt. Nickel-Cadmium-Batterien sind der einzige Batterietyp, der einer vollständigen Entladung unter starker Belastung ohne Folgen standhält. Andere Batterietypen erfordern eine unvollständige Entladung bei relativ geringen Leistungsbelastungen.

Nickel-Cadmium-Akkus mögen kein Langzeitladen mit gelegentlicher leichter Last. Für sie ist eine periodische Tiefentladung notwendig wie für einen Menschen die Luft - bei fehlender Tiefentladung bilden sich an den Elektroden große Metallkristalle (was zur Manifestation des sogenannten "Memory-Effekts" führt) - die Batterie verliert schlagartig seine Kapazität. Für einen langen und effektiven Betrieb von NiCd-Batterien sind Batteriewartungszyklen erforderlich - eine vollständige Entladung gefolgt von einer vollständigen Ladung, basierend auf den meisten Empfehlungen - einmal im Monat, mindestens alle 2-3 Monate.

Nickel-Cadmium-Batterien sind die „dummsten“ modernen Massenbatterien – sie benötigen nicht einmal ein Batterieüberwachungssystem, um sie zu verwenden, das ihren Einsatz in kostengünstigen und leistungsstarken Geräten feststellt.

Das Laden mit geringen Strömen in 5-12 Stunden ermöglicht es Ihnen, auf Vorkehrungen in Form von Lade-Entlade-Kontrollsystemen zu verzichten. Bei Überladung verliert der Akku einfach langsam an Kapazität (zur Freude des Herstellers). Denken Sie daran, wenn Sie "Bad-Boy"-Ladegeräte verwenden (Ladegeräte ohne automatische Ladekontrolle). Laden Sie daher am besten einen vollständig entladenen Akku und halten Sie die Ladezeit genau ein, damit die Kapazität des NiCd-Akkus lange erhalten bleibt.

Beim "Schnellladen" (mit einer Ladezeit von weniger als 5 Stunden) empfiehlt es sich, ein Ladegerät mit Temperatursensor zu haben, da beim Laden die Akkutemperatur ansteigt, die Kapazität mit der Temperatur mit zunehmender Kapazität wächst , kann das Ladegerät den Akku über das erforderliche Niveau hinaus aufladen, was zu einem noch stärkeren Temperaturanstieg (das Phänomen des "thermischen Übertaktens" des Akkus) und zumindest zu einer Verschlechterung der Parameter des Akkus führt. Eine ähnliche Situation besteht beim Laden der Batterie bei niedrigen Temperaturen. Der Temperatursensor ermöglicht es Ihnen, die Ladeparameter in Abhängigkeit von der Batterietemperatur zu verschieben, sowie die Batterie von der Ladung zu trennen, wenn die Temperatur über 1 Grad Celsius pro Minute ansteigt oder wenn die Batterietemperatur 60 Grad Celsius erreicht, wodurch die tragischen Folgen vermieden werden der thermischen Übertaktung.

Zur Veranschaulichung der Notwendigkeit eines Wärmesensors in einem Ladegerät kann ich ein Beispiel für eine zwei Jahre alte Ladung eines Nickel-Cadmium-Akkus für einen professionellen Schraubendreher an einem Ladegerät ohne Wärmesensor geben (auf dem Foto ist dies das Ladegerät selbst), mit dem Sie den Akku schneller aufladen können - in einer Stunde. Damals herrschte in der Wohnung eine Temperatur von ca. 30 °C, das Ladegerät soll den Akku automatisch aufladen, bis die Sollspannung erreicht ist und sich automatisch abschalten, was in der Anleitung im Sicherheitsteil auf Englisch in Weiß gesagt wurde. Morgens wurde der erste Akku aus dem Bausatz ohne Zwischenfälle geladen - nach 50 Minuten schaltete sich das Ladegerät aus, abends überraschte der zweite Akku beim Laden: Aufgrund des fehlenden Temperatursensors im Ladegerät war der Akku ging in den thermischen Übertaktungsmodus. Da der Ladevorgang beschleunigt wurde, wurde das Problem erst spät bemerkt - als die Batterie in Rauch aufging und anfing, heißen Elektrolyten zu versprühen. Das schnell vom Netz getrennte Ladegerät wurde gerettet. Die Batterie hingegen schnüffelte lange in Qualen und versuchte, beim Verlassen in eine andere Welt so viel Schaden wie möglich anzurichten, aber es gelang nicht und der Schaden beschränkte sich auf die Kosten der Batterie selbst - 15 USD . Seitdem ist das Ladegerät über eine Zeitschaltuhr mit dem Netzwerk verbunden.

Trotz ihrer Mängel gibt es heute noch Nickel-Cadmium-Batterien bei uns. Hoffentlich können die Leser mit ein wenig Theorie und praktischer Erfahrung, die in dem Artikel beschrieben werden, das Beste aus der Nickel-Cadmium-Batterie ihres Geräts herausholen.

Nickel-Cadmium-Akku

Nickel-Cadmium-Batterien

Luftgetragener Nickel-Cadmium-Akku 20NKBN-25-U3

Nickel-Cadmium-Akku(NiCd) - sekundär, wobei die Kathode das Hydrat von Nickeloxid Ni (OH) 2 mit Graphitpulver (ca. 5-8%) ist, der Elektrolyt ist Kaliumhydroxid KOH mit einer Dichte von 1,19-1,21 mit Zusatz von Lithium Hydroxid LiOH (zur Bildung von Lithiumnickelaten und Kapazitätserhöhung um 21-25%), Anode - Hydrat von Cadmiumoxid Cd (OH) 2 oder metallischem Cadmium Cd (in Form von Pulver). Die elektromotorische Kraft einer Nickel-Cadmium-Batterie beträgt ca. 1,37 V, die spezifische Energie ca. 45-65 Wh/kg. Je nach Ausführung, Betriebsart (lange oder kurze Entladungen) und Reinheit der verwendeten Materialien reicht die Lebensdauer von 100 bis 9000 Lade-Entlade-Zyklen. Moderne (lamellare) industrielle Nickel-Cadmium-Batterien können bis zu 20-25 Jahre halten. Nickel-Cadmium-Akkus (Ni-Cd) sind die einzigen Akkus, die im entladenen Zustand gelagert werden können, im Gegensatz zu Nickel-Metallhydrid-Akkus (Ni-MH), die vollständig geladen gelagert werden müssen und aus Lithium-Ionen-Akkus (Li-Ion). die mit 40 % der Batteriekapazität gespeichert werden müssen.

Geschichte der Erfindung

Parameter

• Theoretischer Energieverbrauch: 237 Wh/kg.
• Spezifischer Energieverbrauch: 45-65 Wh/kg.
• Spezifische Energiedichte: 50-150 W · h / dm³.
• Spezifische Leistung: 150..500 W / kg.
• EMF = 1,37.
• Betriebsspannung = 1,35 ... 1,0 V.
• Normaler Ladestrom = 0,1 ... 1 C, wobei C die Kapazität ist.
• Selbstentladung: 10 % pro Monat.
• Betriebstemperatur: -50 ... + 40 ° C.

Derzeit ist der Einsatz von Nickel-Cadmium-Batterien aus Umweltgründen sehr eingeschränkt, so dass sie nur dort eingesetzt werden, wo der Einsatz anderer Systeme nicht möglich ist, nämlich in Geräten, die sich durch hohe Entlade- und Ladeströme auszeichnen. Ein typischer Akku eines Flugmodells kann in einer halben Stunde aufgeladen und in 5 Minuten entladen werden. Durch den sehr geringen Innenwiderstand erwärmt sich der Akku auch beim Laden mit hohem Strom nicht. Erst wenn der Akku vollständig geladen ist, beginnt eine spürbare Erwärmung, die von den meisten Ladegeräten als Signal für den Abschluss des Ladevorgangs verwendet wird. Strukturell sind alle Nickel-Cadmium-Batterien mit einem robusten, abgedichteten Gehäuse ausgestattet, das dem Gasinnendruck unter rauen Betriebsbedingungen standhält.

Der Entladezyklus beginnt bei 1,35 V und endet bei 1,0 V (jeweils 100 % Kapazität und 1 % Restkapazität)

Die Elektroden von Nickel-Cadmium-Batterien werden sowohl durch Stanzen aus einem Blech als auch durch Pressen aus einem Pulver hergestellt. Gepresste Elektroden sind technologisch fortschrittlicher, billiger in der Herstellung und haben eine höhere Arbeitskapazität, daher haben alle Haushaltsbatterien gepresste Elektroden. Gepresste Systeme neigen jedoch zum sogenannten „Memory-Effekt“. Der Memory-Effekt tritt auf, wenn der Akku geladen wird, bevor er tatsächlich leer ist. Im elektrochemischen System der Batterie entsteht eine „zusätzliche“ doppelte elektrische Schicht, deren Spannung um 0,1 V reduziert wird. Ein typischer Controller eines Gerätes, das eine Batterie verwendet, interpretiert diesen Spannungsabfall als vollständige Entladung der Batterie und meldet, dass die Batterie "Schlecht". Eine wirkliche Reduzierung des Energieverbrauchs gibt es nicht und eine gute Steuerung kann dafür sorgen, dass die Batteriekapazität voll ausgenutzt wird. In einem typischen Fall fordert die Steuerung den Benutzer jedoch auf, immer mehr Ladezyklen durchzuführen. Und dies führt dazu, dass der Benutzer mit den besten Absichten mit seinen eigenen Händen die Batterie "tötet". Das heißt, wir können sagen, dass der Akku weniger am "Memory-Effekt" von gepressten Elektroden scheitert, sondern am "Bewusstlosigkeitseffekt" billiger Controller.

Ein Akku, der mit schwachen Strömen entladen und geladen wird (z. B. in einer TV-Fernbedienung) verliert schnell an Kapazität und wird vom Benutzer als außer Betrieb genommen. Ebenso verliert eine Batterie, die lange Zeit aufgeladen wurde (zB in einer unterbrechungsfreien Stromversorgung), an Kapazität, obwohl ihre Spannung korrekt ist. Das heißt, Sie können im Puffermodus keine Nickel-Cadmium-Batterie verwenden. Ein Tiefentladezyklus und anschließendes Laden stellt jedoch die Kapazität des Akkus vollständig wieder her.

Auch NiCd-Akkus verlieren während der Lagerung an Kapazität, behalten aber die Ausgangsspannung bei. Um eine falsche Sortierung bei der Entnahme von Akkus zu vermeiden, empfiehlt es sich, diese im entladenen Zustand zu lagern, dann sind die Akkus nach dem ersten Laden vollständig einsatzbereit. Es ist am besten, an jedes Glas eine Dioden- und Widerstandskette anzuschließen, um die Spannung auf 0,5-0,7 V pro Zelle zu begrenzen. Es hilft auch, die Eigenschaften der Zellen auszugleichen, aus denen die Batterie besteht. Nach längerer Lagerung des Akkus müssen 2-3 Lade- / Entladezyklen mit einem Strom numerisch gleich der Nennkapazität (1C) durchgeführt werden, damit er in den Betriebsmodus geht und mit voller Effizienz arbeitet.

Einsatzgebiete

Kleinformatige Nickel-Cadmium-Batterien werden in verschiedenen Geräten als Ersatz für eine standardmäßige galvanische Zelle verwendet, insbesondere wenn die Geräte viel Strom verbrauchen. Da der Innenwiderstand einer Nickel-Cadmium-Batterie um ein bis zwei Größenordnungen geringer ist als bei herkömmlichen Mangan-Zink- und Mangan-Luft-Batterien, wird die Leistung stabiler und ohne Überhitzung abgegeben.

Nickel-Cadmium-Batterien werden in Elektroautos (als Triebfahrzeuge), Straßenbahnen und Oberleitungsbussen (zur Versorgung von Regelkreisen), Fluss- und Seeschiffen eingesetzt. Sie werden in der Luftfahrt häufig als Bordspeicherbatterien für Flugzeuge und Hubschrauber eingesetzt. Wird als Stromquelle für Stand-alone-Schraubendreher, Schraubendreher und Bohrer verwendet.

Trotz der Entwicklung anderer elektrochemischer Systeme und steigender Umweltanforderungen bleiben Nickel-Cadmium-Batterien die erste Wahl für hochzuverlässige Geräte mit hohem Stromverbrauch, wie beispielsweise Tauchlampen.

Disk-Nickel-Cadmium-Batterien

In der UdSSR wurden versiegelte (explodierende) Scheiben-Nickel-Cadmium-Batterien verwendet, um elektronische Geräte mit Strom zu versorgen.

Hersteller

Ni-Cd-Batterien werden von vielen Unternehmen hergestellt, darunter große internationale Unternehmen wie GP Batteries Int. Ltd., VARTA, GAZ, KONNOC, METABO, EMM, Advanced Battery Factory, Panasonic / Matsushita Electric Industrial, ANSMANN und andere. Unter den einheimischen Herstellern kann man NIAI (entstanden auf der Grundlage des Zentralbatterielabors, 1946), KOSMOS und ZAO Experimental Plant NIIKHIT nennen.

Sichere Entsorgung

Das Schmelzen von NiCd-Batterie-Recyclingprodukten erfolgt in Öfen bei hohen Temperaturen, unter diesen Bedingungen wird Cadmium extrem flüchtig, und wenn der Ofen nicht mit einem speziellen Auffangfilter ausgestattet ist, werden giftige Substanzen (z. B. Cadmiumdämpfe) in die Umwelt freigesetzt, Vergiftungen die umliegenden Gebiete. Folglich sind Entsorgungsgeräte teurer als die Entsorgung von Blei-Säure-Batterien.

siehe auch

Literatur

• Khrustalev D.A. Akkumulatoren. M: Smaragd, 2003.
• Fedotov G. A. Elektrische und elektronische Geräte für die Fotografie. L.: Energoatomizdat, 1984.
• GOST 15596-82. Stromquellen sind chemisch. Begriffe und Definitionen.

Notizen (Bearbeiten)

(NiMH) und Lithium-Ionen-Akkus (Li-Ion) müssen geladen bleiben.

Geschichte der Erfindung

Im Jahr 1899 Waldmar Jungner aus Schweden erfand eine Nickel-Cadmium-Batterie, bei der Nickel als positive und Cadmium als negative Elektrode verwendet wurde. Zwei Jahre später schlug Edison ein alternatives Design vor, das Cadmium durch Eisen ersetzte. Aufgrund der hohen (im Vergleich zu Trocken- oder Blei-Säure-Batterien) Kosten war die praktische Anwendung von Nickel-Cadmium- und Nickel-Eisen-Batterien begrenzt.

Nach Erfindung 1932 Schlecht und Ackermann An der komprimierten Anode wurden viele Verbesserungen vorgenommen, die zu einem höheren Laststrom und einer längeren Lebensdauer führen. Die heute bekannte versiegelte Nickel-Cadmium-Batterie wurde erst nach der Erfindung verfügbar Neumann (Neumann) komplett versiegeltes Element im Jahr 1947.

Funktionsprinzip

Das Funktionsprinzip von Nickel-Cadmium-Batterien basiert auf einem reversiblen Prozess:

2NiOOH + Cd + 2H 2 O 2Ni (OH) 2 + Cd (OH) 2 E 0 = 1,30 V.

Eine Nickelelektrode ist eine Nickelhydroxidpaste, die mit einem leitfähigen Material vermischt und auf ein Stahlgewebe aufgebracht wird, und eine Cadmiumelektrode ist ein Stahlgewebe, in das schwammartiges Cadmium eingepresst ist. Der Raum zwischen den Elektroden ist mit einer geleeartigen Masse auf Nassalkalibasis gefüllt, die bei -27 °C gefriert. Einzelne Zellen werden zu Batterien mit einer spezifischen Energie von 20–35 W * h / kg und einer langen Ressource - mehreren tausend Lade-Entlade-Zyklen - zusammengebaut.

Parameter

• Theoretischer Energieverbrauch: 237 Wh / kg
• Spezifischer Energieverbrauch: 45-65 Wh / kg
• Spezifische Energiedichte: 50-150 W · h / dm³
• Spezifische Leistung: 150 ... 500 W / kg
• EMF = 1,37
• Betriebsspannung = 1,35 ... 1,0 V
• Normaler Ladestrom = 0,1 ... 1 C, wobei C die Kapazität ist
• Lebensdauer: ca. 100-900 Lade-/Entladezyklen.
• Selbstentladung: 10% pro Monat
• Betriebstemperatur: −50 ... + 40 ° C

Derzeit ist der Einsatz von Nickel-Cadmium-Batterien aus Umweltgründen sehr eingeschränkt, so dass sie nur dort eingesetzt werden, wo der Einsatz anderer Systeme nicht möglich ist, nämlich in Geräten, die sich durch hohe Entlade- und Ladeströme auszeichnen. Ein typischer Akku eines Flugmodells kann in einer halben Stunde aufgeladen und in fünf Minuten entladen werden. Durch den sehr geringen Innenwiderstand erwärmt sich der Akku auch beim Laden mit hohem Strom nicht. Erst wenn der Akku vollständig geladen ist, beginnt eine spürbare Erwärmung, die von den meisten Ladegeräten als Signal für den Abschluss des Ladevorgangs verwendet wird. Strukturell sind alle Nickel-Cadmium-Batterien mit einem langlebigen, abgedichteten Gehäuse ausgestattet, das dem Innendruck von Gasen unter rauen Betriebsbedingungen standhält.

Der Entladezyklus beginnt bei 1,35 V und endet bei 1,0 V (jeweils 100 % Kapazität und 1 % Restkapazität)

Die Elektroden von Nickel-Cadmium-Batterien werden sowohl durch Stanzen aus einem Blech als auch durch Pressen aus einem Pulver hergestellt. Gepresste Elektroden sind technologisch fortschrittlicher, billiger in der Herstellung und haben eine höhere Arbeitskapazität, daher haben alle Haushaltsbatterien gepresste Elektroden. Gepresste Systeme neigen jedoch zum sogenannten „Memory-Effekt“. Der Memory-Effekt tritt auf, wenn der Akku geladen wird, bevor er tatsächlich leer ist. Im elektrochemischen System der Batterie entsteht eine „zusätzliche“ doppelte elektrische Schicht und ihre Spannung wird um 0,1 V reduziert. Ein typischer Controller eines batteriebetriebenen Geräts interpretiert diesen Spannungsabfall als vollständige Entladung der Batterie und meldet, dass die Batterie „schlecht“ ist “. Es gibt keine wirkliche Reduzierung des Energieverbrauchs und eine gute Steuerung kann die volle Ausnutzung der Batteriekapazität gewährleisten. In einem typischen Fall fordert die Steuerung den Benutzer jedoch auf, immer mehr Ladezyklen durchzuführen. Und dies führt dazu, dass der Benutzer mit den besten Absichten mit seinen eigenen Händen die Batterie "tötet". Das heißt, wir können sagen, dass der Akku weniger am "Memory-Effekt" von gepressten Elektroden scheitert, sondern am "Bewusstlosigkeitseffekt" billiger Controller.

Ein haushaltsüblicher Nickel-Cadmium-Akku, der mit schwachen Strömen entladen und geladen wird (z. B. in einer TV-Fernbedienung), verliert schnell an Kapazität und wird vom Benutzer als außer Betrieb genommen. Ebenso verliert eine Batterie, die lange Zeit aufgeladen wurde (zB in einer unterbrechungsfreien Stromversorgung), an Kapazität, obwohl ihre Spannung korrekt ist. Das heißt, Sie können im Puffermodus keine Nickel-Cadmium-Batterie verwenden. Ein Tiefentladezyklus und anschließendes Laden stellt jedoch die Kapazität des Akkus vollständig wieder her.

Auch NiCd-Akkus verlieren während der Lagerung an Kapazität, behalten aber die Ausgangsspannung bei. Um eine falsche Sortierung bei der Entnahme von Akkus zu vermeiden, empfiehlt es sich, diese im entladenen Zustand zu lagern – dann sind die Akkus nach der ersten Ladung vollständig einsatzbereit. Um die Batterie vollständig zu entladen und die Spannungen an jeder entladenen Zelle auszugleichen, können Sie eine Kette von zwei Siliziumdioden und einen Widerstand für jede Zelle anschließen, wodurch die Spannung auf das Niveau von 1-1,1 V pro Zelle begrenzt wird. In diesem Fall beträgt der Spannungsabfall an jeder Siliziumdiode 0,5–0,7 V, daher müssen die Dioden für die Kette manuell ausgewählt werden, beispielsweise mit einem Multimeter. Nach längerer Lagerung des Akkus müssen zwei bis drei Lade- / Entladezyklen mit einem Strom numerisch gleich der Nennkapazität (1C) durchgeführt werden, damit er in den Betriebsmodus geht und mit voller Effizienz arbeitet.

Einsatzgebiete

Kleinformatige Nickel-Cadmium-Batterien werden in verschiedenen Geräten als Ersatz für eine standardmäßige galvanische Zelle verwendet, insbesondere wenn die Geräte viel Strom verbrauchen. Da der Innenwiderstand einer Nickel-Cadmium-Batterie um ein bis zwei Größenordnungen geringer ist als bei herkömmlichen Mangan-Zink- und Mangan-Luft-Batterien, wird die Leistung stabiler und ohne Überhitzung abgegeben.

Nickel-Cadmium-Batterien werden in Elektroautos (als Triebfahrzeuge), Straßenbahnen und Oberleitungsbussen (zur Versorgung von Regelkreisen), Fluss- und Seeschiffen eingesetzt. Sie werden in der Luftfahrt häufig als Bordspeicherbatterien für Flugzeuge und Hubschrauber eingesetzt. Sie dienen als Stromversorgung für Stand-alone-Schrauber / Schrauber und Bohrmaschinen, werden jedoch tendenziell durch Hochstrombatterien verschiedener Lithium-Systeme ersetzt.

Trotz der Entwicklung anderer elektrochemischer Systeme und steigender Umweltanforderungen bleiben Nickel-Cadmium-Batterien die erste Wahl für hochzuverlässige Geräte mit hohem Stromverbrauch, wie beispielsweise Tauchlampen.

Lange Haltbarkeit, relativ anspruchslos bei ständiger Pflege und Überwachung, frostbeständig bis -40 °C und keine Entzündungsmöglichkeit beim Entspannen im Vergleich zu Lithium, geringes spezifisches Gewicht im Vergleich zu Blei und Billigkeit in Vergleich zu Silber-Zink, geringerer Innenwiderstand, höhere Zuverlässigkeit und Frostbeständigkeit im Vergleich zu NiMH bestimmen den weit verbreiteten Einsatz von Nickel-Cadmium-Batterien in Militärausrüstung, Luftfahrt und Mobilfunk.

Disk-Nickel-Cadmium-Batterien

Nickel-Cadmium-Batterien sind auch in hermetisch verschlossener "Knopfzelle" erhältlich, wie Uhrenbatterien. Die Elektroden in einer solchen Batterie sind zwei gepresste dünne Tabletten aus aktiver Masse, die zu einem Beutel mit Separator und einer flachen Feder gefaltet und in ein vernickeltes Stahlgehäuse mit dem Durchmesser einer Münze gerollt wurden. Sie werden verwendet, um verschiedene, hauptsächlich stromsparende Lasten (Strom C / 10-C / 5) zu versorgen. Es sind nur kleine Ladeströme erlaubt, nicht mehr als C / 10, da die Rekombination der entwickelten Gase Zeit im Gehäuse haben muss. Dank der geschlossenen Bauweise ermöglichen sie eine langfristige Aufladung mit kontinuierlicher Rekombination und die Abgabe überschüssiger Energie in Form von Wärme. Die Spannung einer solchen Batterie ist niedriger als die einer undichten Batterie und ändert sich während des Entladevorgangs aufgrund des Überschusses der aktiven Masse der Kathode, der zur Beschleunigung der Sauerstoffrekombination erzeugt wird, wenig.

Plattenakkumulatoren (in der Regel in Batterien von 3 Stk. In einer gemeinsamen Schale mit einer Standardgröße ähnlich der sowjetischen D-0.06) wurden häufig in Personalcomputern verwendet, die 1980-90 hergestellt wurden, insbesondere -286/386 und früher 486, um die Einstellungen des nichtflüchtigen Speichers (CMOS NVRAM) und die Echtzeituhr mit Strom zu versorgen, wenn das Stromnetz getrennt ist. Die Akkulaufzeit in diesem Modus betrug mehrere Jahre, danach musste der meist in das Mainboard eingelötete Akku ausgetauscht werden. Mit der Entwicklung der CMOS-Technologie und einem geringeren Stromverbrauch wurden NVRAM- und RTC-Batterien durch Einweg-Lithiumzellen mit einer Kapazität von ca. mit einer ähnlichen Dauer des Dauerbetriebs.

In der UdSSR waren Plattenakkumulatoren praktisch die einzigen kommerziell erhältlichen Akkus (außer für Automobile und später NiCd 450 mAh der Größe AA). Neben einzelnen Elementen wurde eine 9-Volt-Batterie aus sieben D-0.1-Batterien mit einem Anschluss ähnlich der "Krone" vorgeschlagen, die jedoch nicht in allen Funkgeräten, für die sie vorgesehen war, im Stromfach enthalten war. Es wurden nur die einfachsten C/10-Ladegeräte mitgeliefert, die den Akku oder Akku in etwa 14 Stunden aufladen (die Zeit wurde vom Benutzer gesteuert).

Hersteller

NiCd-Batterien werden von vielen Unternehmen hergestellt, darunter so große internationale Unternehmen wie GP Batteries, Samsung (unter der Marke Pleomax), VARTA, GAZ, Konnoc, Metabo, EMM, Advanced Battery Factory, Panasonic / Matsushita Electric Industrial, Ansmann usw Inländische Hersteller kann man NIAI (entstanden auf der Grundlage des Zentralbatterielabors, 1946), Kosmos, ZAO Experimental Plant NIIKHIT, ZAO NIIKHIT-2 nennen.

Sichere Entsorgung

Das Schmelzen von NiCd-Batterie-Recyclingprodukten erfolgt in Öfen bei hohen Temperaturen, Cadmium wird unter diesen Bedingungen extrem flüchtig, und wenn der Ofen nicht mit einem speziellen Auffangfilter ausgestattet ist, werden giftige Substanzen (z. B. Cadmiumdämpfe) in die Umwelt freigesetzt, Vergiftung der Umgebung. Folglich sind Entsorgungsgeräte teurer als die Entsorgung von Blei-Säure-Batterien.

siehe auch

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Literatur

• Khrustalev D.A. Akkumulatoren. M: Smaragd, 2003.
• Fedotov G. A. Elektrische und elektronische Geräte für die Fotografie. L.: Energoatomizdat, 1984.
• ... Stromquellen sind chemisch. Begriffe und Definitionen.
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Notizen (Bearbeiten)

Auszug aus Nickel-Cadmium-Batterie

Unter den unzähligen Unterteilungen, die man in den Erscheinungen des Lebens machen kann, kann man sie alle unterteilen in solche, in denen der Inhalt vorherrscht, in andere, in denen die Form vorherrscht. Dazu gehört im Gegensatz zum Dorf-, Zemstwo-, Provinz- und sogar Moskauer Leben das Leben von St. Petersburg, insbesondere der Salon. Dieses Leben ist unveränderlich.
Seit 1805 haben wir uns mit Bonaparte versöhnt und gestritten, Verfassungen gemacht und zerschnitten, und der Salon von Anna Pawlowna und Helens Salon war genau derselbe wie vor sieben Jahren, der andere vor fünf Jahren. Ebenso sprach Anna Pavlovna mit Verwunderung über Bonapartes Erfolge und sah sowohl in seinen Erfolgen als auch in der Nachsicht der europäischen Herrscher eine böswillige Verschwörung mit dem einzigen Zweck der Unannehmlichkeit und Besorgnis des Hofkreises, von der Anna Pavlovna war ein Vertreter. Ebenso Helene, die Rumjanzew selbst mit seinem Besuch ehrte und für eine bemerkenswert intelligente Frau hielt, wie sie 1808 und 1812 mit Begeisterung von einer großen Nation und einem großen Mann sprachen und den Bruch mit Frankreich mit Bedauern betrachteten, der nach Meinung der in Helenes Salon versammelten Leute in Frieden hätte enden sollen.
Kürzlich, nach der Ankunft des Souveräns von der Armee, gab es in diesen gegenüberliegenden Salonkreisen einige Aufregung und einige Demonstrationen wurden gegeneinander gemacht, aber die Richtung der Kreise blieb dieselbe. Nur eingefleischte Legitimisten aus den Franzosen wurden in den Kreis von Anna Pawlowna aufgenommen, und hier wurde die patriotische Idee zum Ausdruck gebracht, dass es nicht notwendig sei, ins französische Theater zu gehen, und dass der Unterhalt der Truppe genauso viel wert sei wie der des ganzen Korps. Die Kriegsereignisse wurden eifrig verfolgt und Gerüchte verbreitet, die für unsere Armee am nützlichsten waren. In Helenes Kreis wurden Rumjanzews, Franzosen, Gerüchte über die Grausamkeit des Feindes und den Krieg widerlegt und alle Versöhnungsversuche Napoleons diskutiert. In diesem Kreis machten sie denjenigen, die zu voreiligen Befehlen rieten, die Abreise nach Kasan vorzubereiten, Vorwürfe an den Hof und die Frauenbildungsanstalten unter der Schirmherrschaft der Kaiserinmutter. Überhaupt wurde die ganze Kriegsangelegenheit in Helenes Salon als leere Demonstrationen präsentiert, die sehr bald in Frieden enden würden, und die Meinung von Bilibin, die jetzt in St. erfunden wurde, wird den Fall entscheiden. Ironisch und sehr geschickt, wenn auch sehr vorsichtig, machten sie sich in diesem Kreis über die Moskauer Begeisterung lustig, deren Nachricht mit dem Souverän in St. Petersburg eintraf.
In Anna Pawlownas Kreis hingegen bewunderten sie diese Freuden und sprachen darüber, wie Plutarch über die Alten sagt. Fürst Wassili, der dieselben wichtigen Ämter innehatte, bildete ein Bindeglied zwischen den beiden Kreisen. Er ging zu ma bonne amie [seiner würdigen Freundin] Anna Pavlovna und ging zum dans le salon diplomatique de ma fille [zum diplomatischen Salon seiner Tochter] und oft, während der unaufhörlichen Reisen von einem Lager zum anderen, war er verwirrt und sagte mit Anna Pavlovna dass ich mit Helene reden musste und umgekehrt.
Bald nach der Ankunft des Herrschers kam Prinz Wassili mit Anna Pawlowna in ein Gespräch über die Angelegenheiten des Krieges, verurteilte Barclay de Tolly aufs Schärfste und war unschlüssig, wen er zum Oberbefehlshaber ernennen sollte. Einer der Gäste, bekannt als un homme de beaucoup de merite [ein Mann von großer Würde], erzählte, was er heute gesehen hat Kutusow, der vom Chef der Petersburger Miliz in der Schatzkammer ausgewählt wurde, um Krieger zu empfangen, erlaubte sich, drücken Sie sorgfältig die Annahme aus, dass Kutusow die Person sein würde, die alle Anforderungen erfüllen würde.
Anna Pawlowna lächelte traurig und bemerkte, dass Kutusow dem Kaiser außer Schwierigkeiten nichts gegeben hatte.
- Ich sprach und sprach in der Adelsversammlung, - unterbrach Fürst Wassili, - aber sie hörten nicht auf mich. Ich sagte, dass der Souverän seine Wahl zum Kommandeur der Miliz nicht mögen würde. Sie haben nicht auf mich gehört.
- Es ist alles eine Art Einspruchsmanie, - fuhr er fort. - Und vor wem? Und das alles nur, weil wir dumme Moskauer Freuden Affen spielen wollen«, sagte Fürst Wassili eine Minute lang verwirrt und vergaß, dass Helen über Moskaus Freuden lachen musste und Anna Pawlowna, um sie zu bewundern. Aber er erholte sich sofort. - Nun, ist es für Graf Kutusow, den ältesten General Russlands, angemessen, in der Kammer zu sitzen, et il en restera pour sa peine! [seine Mühen werden vergebens sein!] Ist es möglich, einen Menschen zum Oberbefehlshaber zu ernennen, der nicht auf dem Pferd sitzen kann, im Rat einschläft, einen Menschen mit der schlechtesten Moral! Er hat sich in Bukareshta gut bewährt! Ich spreche nicht einmal von seinen Qualitäten als General, aber ist es in einem solchen Moment möglich, einen altersschwachen und blinden Menschen zu ernennen, einfach nur blind? Der blinde General wird gut sein! Er sieht nichts. Blinder Mann spielen ... sieht gar nichts!
Dem widersprach niemand.
Am 24. Juli war dies vollkommen richtig. Aber am 29. Juli wurde Kutusow die fürstliche Würde verliehen. Fürstliche Würde konnte auch bedeuten, dass sie ihn loswerden wollten – und deshalb blieb das Urteil von Fürst Wassili gerecht, obwohl er es jetzt nicht eilig hatte, es zu äußern. Aber am 8. August wurde ein Komitee aus Generalfeldmarschall Saltykov, Arakcheev, Vyazmitinov, Lopuchin und Kochubei versammelt, um Kriegsangelegenheiten zu besprechen. Der Ausschuss entschied, dass die Rückschläge auf Befehlsunterschiede zurückzuführen waren, und obwohl die Mitglieder des Ausschusses die Abneigung des Herrschers für Kutusow wussten, schlug der Ausschuss nach einer kurzen Sitzung vor, Kutusow zum Oberbefehlshaber zu ernennen . Und am selben Tag wurde Kutusow zum bevollmächtigten Oberbefehlshaber der Armeen und des gesamten von den Truppen besetzten Gebiets ernannt.
Am 9. August traf sich Fürst Wassili bei Anna Pawlowna wieder mit l „homme de beaucoup de merite [ein Mann von großer Würde]. Treuhänderin der Frauenbildungseinrichtung. Prinz Wassili betrat den Raum mit der Miene eines glücklichen Gewinners, eines Mannes, der das Ziel seiner Wünsche erreicht hat.
- Eh bien, vous savez la grande nouvelle? Le Prinz Koutouzoff est marechal. [Nun, kennen Sie die guten Neuigkeiten? Kutusow - Feldmarschall.] Alle Meinungsverschiedenheiten sind vorbei. Ich bin so glücklich, so froh! - sagte Prinz Wassili. - Enfin voila un homme, [Endlich ist das ein Mann.] - sagte er und sah jeden im Wohnzimmer bedeutungsvoll und streng an. L "homme de beaucoup de merite konnte trotz seines Wunsches, einen Platz zu bekommen, nicht widerstehen, Prinz Vasily an sein früheres Urteil zu erinnern. nahm die Nachricht an; aber er konnte nicht widerstehen.)
- Mais on dit qu "il est aveugle, mon Prince? [Aber sie sagen, er ist blind?] - sagte er und erinnerte Prinz Vasil an seine eigenen Worte.
- Allez donc, il y voit assez, [Eh, Unsinn, er sieht genug, glauben Sie mir.] - sagte Prinz Wassili in seinem Bass, schnelle Stimme mit einem Husten, dieser Stimme und mit einem Husten, mit dem er alle Schwierigkeiten löste. „Allez, il y voit assez“, wiederholte er. „Und worüber ich mich freue“, fuhr er fort, „ist, dass der Souverän ihm die vollständige Macht über alle Armeen, über die gesamte Region gegeben hat – Macht, die kein Oberbefehlshaber je hatte. Das ist ein weiterer Autokrat“, schloss er mit einem siegreichen Lächeln.
„Gott bewahre, Gott bewahre“, sagte Anna Pawlowna. L "homme de beaucoup de merite, noch ein Novize in der höfischen Gesellschaft, will Anna Pawlowna schmeicheln und ihre bisherige Meinung von diesem Urteil abschirmen", sagte.
- Sie sagen, dass der Souverän diese Macht Kutuzov widerstrebend übertragen hat. Auf dit qu "il rougit comme une demoiselle a laquelle on lirait Joconde, en lui disant:" Le souverain et la patrie vous decernent cet honneur. "
- Peut etre que la c?ur n "etait pas de la partie, [Vielleicht hat das Herz nicht voll mitgemacht]", sagte Anna Pawlowna.
„Oh nein, nein“, mischte sich Prinz Vasily inbrünstig ein. Jetzt konnte er Kutusow niemandem mehr zugestehen. Laut Fürst Wassili war nicht nur Kutusow selbst gut, sondern alle verehrten ihn. „Nein, das kann nicht sein, denn der Souverän wusste ihn vorher so gut zu schätzen“, sagte er.
„Gott gewähre nur, dass Prinz Kutusow“, sagte Anpa Pawlowna, „wirkliche Macht übernehmen und niemandem erlauben würde, ihm einen Strich durch die Rechnung zu machen – des Taktstocks dans les Roues.
Prinz Wassili verstand sofort, wer das für jemanden war. Er sagte flüsternd:
- Ich weiß mit Sicherheit, dass Kutusow als unabdingbare Bedingung erklärt hat, dass der Erbe des Kronprinzen nicht bei der Armee sei: Vous savez ce qu "il a dit a l" Empereur? [Wissen Sie, was er dem Herrscher gesagt hat?] - Und Prinz Wassili wiederholte die Worte, die Kutusow dem Herrscher gesagt hatte: "Ich kann ihn nicht bestrafen, wenn er etwas falsch macht, und ihn nicht belohnen, wenn er es gut macht". Ö! das ist der klügste Mann, Prinz Kutusow, et quel caractere. Oh je le connais de longue date. [und welcher charakter. Oh, ich kenne ihn schon lange.]
"Sie sagen sogar", sagte der "homme de beaucoup de merite, der noch keinen höfischen Takt hatte", der Lord habe es zur unabdingbaren Bedingung gemacht, dass der Herrscher selbst nicht zum Heer kam.
Sobald er dies sagte, wandten sich Prinz Wassili und Anna Pawlowna augenblicklich von ihm ab und sahen sich mit einem Seufzer seiner Naivität traurig an.

Während dies in St. Petersburg geschah, hatten die Franzosen bereits Smolensk passiert und rückten immer näher an Moskau heran. Napoleons Historiker Thiers sagt wie andere Napoleons Historiker, um seinen Helden zu rechtfertigen, dass Napoleon unfreiwillig von den Mauern Moskaus angezogen wurde. Er hat recht, wie alle Historiker, die eine Erklärung der historischen Ereignisse im Willen einer Person suchen; er hat ebenso Recht wie russische Historiker, die behaupten, Napoleon sei von der Kunst russischer Generäle nach Moskau gezogen worden. Hier gibt es neben dem Gesetz der Retrospektive (Wiederholung), das alles Vergangene als Vorbereitung einer vollendeten Tatsache darstellt, auch die Gegenseitigkeit, die das Ganze durcheinander bringt. Ein guter Spieler, der im Schach verloren hat, ist aufrichtig davon überzeugt, dass seine Niederlage auf seinen Fehler zurückzuführen ist, und er sucht zu Beginn seiner Partie nach diesem Fehler, aber er vergisst, dass es bei jedem Schritt während der ganzen Partie die gleichen gab Fehler, die keiner sein Zug war nicht perfekt. Der Fehler, auf den er aufmerksam macht, fällt ihm nur auf, weil der Feind ihn ausgenutzt hat. Um wie viel komplizierter ist dieses Kriegsspiel, das sich unter bestimmten Zeitbedingungen abspielt und bei dem nicht einer leblose Maschinen dirigiert, sondern bei dem sich alles aus dem zahllosen Zusammenprall verschiedener Willkür ergibt?

Gegenwärtig gibt es viele Batterien mit einer anderen chemischen Zusammensetzung und aufgrund des Vorhandenseins bestimmter Elemente in ihnen eigene charakteristische Merkmale und Vorteile im Betrieb. Nickel-Cadmium-Batterien gibt es schon lange. Aber sie sind in verschiedenen Bereichen des menschlichen Handelns immer noch beliebt und notwendig.

Aus der Schöpfungsgeschichte

Die ersten alkalischen Ni-Cd-Batterien erschienen Ende des 20. Jahrhunderts. Sie wurden vom schwedischen Wissenschaftler Waldmar Jungner erfunden und verwendet Nickel als positive Ladung und Cadmium als negative Ladung. Trotz der offensichtlichen Vorteile dieser Erfindung war die Massenproduktion solcher Batterien zu dieser Zeit sehr teuer und energieintensiv. Daher wurde es um einen Zeitraum von fast 50 Jahren verschoben.

Die 30er Jahre des letzten Jahrhunderts sind insofern bemerkenswert, als zu dieser Zeit die Technik des Aufbringens chemisch aktiver Plattenmaterialien auf eine poröse nickelbeschichtete Elektrode entwickelt wurde. Die Massenproduktion von Ni-Cd-Akkus begann nach den 50er Jahren.

Hauptmerkmale und Vorteile

Nickel-Cadmium-Batterien haben im Allgemeinen eine zylindrische Form. Daher werden sie im Volk oft "Banken" genannt. Es gibt auch leere Ni-Batterien – zum Beispiel für Uhren. Alle Ladezellen dieses Typs haben eine relativ kleine Kapazität im Vergleich zu (Ni-MH), das viel später mit dem Ziel auftauchte, Ni-Cd-Akkus zu verbessern.

Geringere Kapazitäten sind jedoch kein Manko, der Grund für die komplette Abkündigung des guten alten Cadmium-Akkus sein könnte. Einer seiner unbestrittenen Vorteile ist, dass es sich während des Betriebs nicht so schnell aufheizt wie MH. Dadurch wird das Risiko einer Überhitzung und eines vorzeitigen Ausfalls deutlich reduziert.

Der langsamere Erwärmungsprozess von Ni-Cd ist darauf zurückzuführen, dass die darin ablaufenden chemischen Reaktionen endotherm sind. Mit anderen Worten, die bei den Reaktionen freigesetzte Wärme wird im Inneren absorbiert. MH unterscheidet sich von Cadmium durch exotherme Reaktionen mit großer Wärmeabgabe. In dieser Hinsicht heizen sich MH viel schneller auf und können „ausbrennen“, wenn man nicht rechtzeitig aufhört, sie zu benutzen.

Ni-Cd-Akkus haben ein dichtes Metallgehäuse, das sich durch erhöhte Festigkeit und gute Dichtigkeit auszeichnet. Sie halten allen chemischen Reaktionen im Inneren stand und halten selbst unter widrigsten Bedingungen hohen Gasdrücken stand. Bis zu einem Temperaturabfall auf -40°C. Nickel-Cadmium-Batterien unterliegen im Gegensatz zu modernen Batterien keiner Selbstentzündungsgefahr.

Darunter befinden sich leistungsstarke und zuverlässige industrielle Ni-Batterien, die 20-25 Jahre lang voll arbeiten können. Und obwohl diese Akkus längst durch MH- und Lithium-Akkus mit höherer Kapazität ersetzt wurden, werden Ni-Cd-Akkus bis heute aktiv eingesetzt.

Wenn wir über die Preisklasse sprechen, sind die Kosten für Ni-Cd deutlich niedriger als bei anderen Akkus. Dies ist auch einer ihrer Hauptvorteile.

Geltungsbereich

Kleine Ni-Cd-Batterien werden häufig verwendet, um verschiedene Haushaltsgeräte und -geräte mit Strom zu versorgen, hauptsächlich in Fällen, in denen ein bestimmtes Gerät viel Strom verbraucht. Standard "Banken" leisten immer noch die Arbeit von elektrischen Bohrmaschinen und Schraubendrehern. Großelemente sind im öffentlichen Verkehr unverzichtbar. Beispielsweise in Oberleitungsbussen oder Straßenbahnen zur Versorgung ihrer Regelkreise, in der Schifffahrt und insbesondere im Bereich der Luftfahrt als sekundäre Energiequellen an Bord.

Betriebsmerkmale

Da sich Ni-Cd-Akkus erst dann bemerkbar machen, wenn sie vollständig geladen sind, "verstehen" die meisten Geräte dies als Signal, den Ladevorgang zu beenden. Damit sie länger funktionieren, empfiehlt es sich, sie schnell aufzuladen und bis zur vollständigen Entladung zu verwenden: Im Gegensatz zu MH haben Nickel-Cadmium-Akkus keine Angst vor Tiefentladung.

Diese Art von Batterie ist die einzige Batterie, bei der empfohlen wird, vollständig entladen zu bleiben, während MH vollständig geladen bleiben sollte und die Ausgangsspannung regelmäßig überprüft werden muss. Ein solcher Unterschied mit einem signifikanten Unterschied im Betrieb ist sicherlich ein weiterer offensichtlicher Punkt zugunsten von Ni-Cd.

Bei längerer Lagerung ohne Benutzung im entladenen Zustand passiert den Batterien nichts Schlimmes. Um sie jedoch in einen betriebsbereiten Zustand zu versetzen, ist es erforderlich, zwei- oder dreimal einen vollständigen Zyklus von "Lade-Entladung" durchzuführen. Machen Sie dies besser kurz vor dem Gebrauch, es ist einen Tag lang möglich, und dann arbeiten die Nickel-Cadmium-Akkus mit optimaler Stromabgabe.

Jedes im Alltag verwendete Ni-Cd kann bei Versorgung mit geringem Strom und periodischer unvollständiger Entladung deutlich an Kapazität verlieren, was den Eindruck eines kompletten Batterieausfalls erweckt. Wenn Ni-Cd längere Zeit aufgeladen wurde, beispielsweise in einem Gerät mit konstanter Stromversorgung, verliert es auch eine bestimmte Kapazitätsanzeige, obwohl seine Spannungshöhe korrekt ist.

Dies bedeutet, dass es sich nicht lohnt, Ni-Cd im Modus des ständigen Aufladens und "Unterentladens" zu verwenden, und wenn dies der Batterie dennoch passiert, reicht ein Tiefentladezyklus gefolgt von einer vollständigen Ladung aus, um die Kapazität wiederherzustellen.

Dieser Effekt wird als "Memory-Effekt" bezeichnet und tritt auf, wenn eine unvollständig entladene Batterie wieder aufgeladen wurde, bevor sie vollständig entladen ist. Tatsache ist, dass bei der Herstellung von Nickel-Cadmium-Batterien die sogenannten Presselektroden verwendet werden. Das ist sehr praktisch, denn "Pressen" ist Hightech und billiger. Aber gerade seine chemische Zusammensetzung ist anfällig für den "Memory-Effekt" - mit anderen Worten, für das Auftreten einer "zusätzlichen" elektrischen Doppelschicht in Form großer Kristalle in der elektrochemischen Zusammensetzung der Batterie, die eine Abnahme verursacht an Spannung.

Deshalb „lieben“ Ni-Cd-Zellen eine vollständige und tiefe Entladung so sehr, dass sie nach dem „Löschen des Speichers“ lange Zeit voll arbeiten können.

Wiederherstellung von Nickel-Cadmium-Batterien

Wasserrückgewinnung

Sie können versuchen, die Leistung von Ni-Cd-Batterien mit dem gebräuchlichsten Elektrolyten in Form von destilliertem Wasser wiederherzustellen.

Dazu benötigen Sie mehrere einfache Werkzeuge und Geräte:

• Lötsäure ;
• einweg Spritze ;
  Lötkolben;
• etwas destilliertes Wasser .

Normalerweise sieht ein Akkupack in einem Bohrer oder Schraubendreher aus wie ein Bündel aus mehreren Metalldosen, die in dickes Papier eingewickelt sind. Um zu verstehen, welche "Bank" im Bündel die schwächste ist, müssen Sie zuerst die Spannung an den Polen jedes Elements messen. Wie prüfe ich die Spannung? Ganz einfach, mit einem Multimeter oder Tester. Meistens liegt die Spannungsanzeige für die schwächsten "Dosen" nahe oder gleich Null.

Um den Wiederherstellungsprozess zu starten, müssen Sie ein kleines Loch in den Akku bohren und ihn zuerst vom Papier oder Etikett befreien. Dies kann mit einem Schraubendreher mit einer scharfen selbstschneidenden Schraube Nr. 16 erfolgen. Dabei ist darauf zu achten, das Innere des Akkus nicht zu beschädigen, sondern nur die Außenhülle anzubohren.

In diesem Fall ist ein weiterer unbestrittener Vorteil zu erwähnen: Bei solchen Batterien tritt aufgrund ihrer Konstruktion, erhöhter Dichtigkeit und der Besonderheiten der laufenden chemischen Reaktionen keine Selbstentzündung auf. Laienhafte Methoden, Nickel-Cadmium-Zellen wieder zum Leben zu erwecken, sind daher ungefährlich, im Gegensatz zu solchen Manipulationen mit modernen, explosions- und quellenden Lithiumbatterien.

Eine Einwegspritze wird mit 1 ml destilliertem Wasser gefüllt und die Batterie nach und nach damit gefüllt. In diesem Fall ist es wichtig, nicht zu hetzen und darauf zu achten, dass nach und nach Wasser in die Batterie eindringt. Destilliertes Wasser wird benötigt, um die erforderliche Elektrolytdichte im Inneren der Batterie zu erzeugen. Nach dem Eingießen des Wassers wird das Loch mit Lötsäure verschlossen, die auf ein Streichholz genommen wird, und mit einem gut erhitzten Lötkolben abgedichtet.

Einige Handwerker behaupten, dass die Batterie viel besser und länger funktioniert, wenn Sie anstelle von destilliertem Wasser Elektrolyt aus Bergmannstaschenlampen in die Batterie gießen.

Abschließend müssen Sie die Spannung erneut mit einem Multimeter messen und die Batterie aufladen. Natürlich hält ein gelöteter Akku nicht lange, aber es kann Ihnen helfen, etwas Zeit zu kaufen, bevor Sie einen neuen kaufen.

Zappen-Wiederherstellung

Für Nickel-Cadmium-Batterien gibt es eine bewährte, aber riskante Wiederherstellungsmethode namens Zapzapping. Sein Wesen liegt in der Tatsache, dass Batterien kurzen Entladungen mit sehr hohen Strömen ausgesetzt sind, die um das Zehnfache über der Norm liegen. Jedes Element wird buchstäblich durch Stromimpulse von 10, 20 Ampere und mehr in kurzen Sekunden "verbrannt".

Das Zappen erfordert eine gute Ausbildung des Elektronik-Enthusiasten und Sicherheitsvorkehrungen in Form von Schutzbrillen und vorzugsweise Arbeitskleidung. Es soll Elemente wiederherstellen, die 20 Jahre oder länger nicht benutzt wurden. Bitte beachten Sie, dass das Zappen nur für Nickel-Cadmium-Batterien gilt. Es wird nicht empfohlen, Ni-MH-Akkus auf diese Weise wiederherzustellen.

Entlade-Lade-Zyklus

Um den "Memory-Effekt" zu eliminieren , müssen Entladen Sie den Akku auf 0,8-1 Volt und laden Sie ihn dann erneut vollständig auf ... Hat sich der Akku längere Zeit nicht erholt, können mehrere solcher Zyklen durchgeführt werden, und um den „Memory-Effekt“ zu minimieren, empfiehlt es sich, den Akku einmal im Monat auf diese Weise zu trainieren.

Was die beliebte "Schulmethode" angeht, bei der NiCd- oder NiMH-Akkus in einem Gefrierschrank eingefroren werden - obwohl die Wirksamkeit dieser Methode sehr fraglich ist, finden Sie im Netzwerk viele Informationen zum "Wiederherstellen" von Akkus, indem Sie sie in den Kühlschrank. Tatsächlich ist es besser, die Methode zur Rückgewinnung von Elementen mit destilliertem Wasser zu verwenden - zumindest in diesem Fall sind die Chancen, sie wiederzubeleben, viel größer.

Nickel-Cadmium-Batterien stehen modernen Batterien also in einer Reihe von Vorteilen ihrer technischen Eigenschaften nicht nach. Sie sind dennoch zuverlässig, langlebig, kostengünstig und möglichst sicher in der Anwendung.

Nickel-Cadmium-Batterien (Ni-Cd) sind in der Volkswirtschaft derzeit noch weit verbreitet. Sie gehören konstruktionsbedingt zur Gruppe der Alkalibatterien. Diese Batterien sind gefragt, obwohl ihre Herstellung und Verwendung aus Umweltgründen eingeschränkt sind (Cadmium ist eine giftige Substanz). Es ist jedoch unmöglich, vollständig darauf zu verzichten, da diese wiederaufladbaren Batterien in Geräten verwendet werden, in denen andere Batterien nicht funktionieren. Dies ist insbesondere der Betrieb mit großen Entlade- und Ladeströmen. Dies sind relativ wartungsfreundliche Geräte mit einer langen Lebensdauer. Daher verdienen sie eine Betrachtung in einem separaten Artikel.

Die erste Nickel-Cadmium-Batterie wurde 1899 von Waldmar Jungner entwickelt. Damals war die Herstellung dieser Alkaline-Batterien jedoch deutlich teurer als bei anderen Batterietypen. Damit geriet diese Erfindung für eine Weile in Vergessenheit. 1932 wurde ein Verfahren zur Abscheidung eines Aktivmaterials auf einer porösen Nickelelektrode entwickelt. Dies rückte die Einführung industrieller Ni-Cd-Batterien näher.

1947 wurden eine Reihe von Arbeiten durchgeführt, bei denen die bei der Ladung freigesetzten Gase ohne ihre Entfernung wieder zusammengeführt wurden. Als Ergebnis wurden versiegelte Ni-Cd-Akkus geboren, die noch heute verwendet werden. Unter den Herstellern von Nickel-Cadmium-Batterien sind so große Firmen wie GP Batteries, Samsung, Warta, GAZ, Konnoc, Advanced Battery Factory, Panasonic, Metabo, Ansmann und andere zu nennen.

Trotz ihres breiten Einsatzes in der Volkswirtschaft in den letzten Jahrzehnten schränken Nickel-Cadmium-Batterien ihren Anwendungsbereich sukzessive ein. Sie werden nach und nach von Nickel-Metallhydrid- und Lithiumbatterien verdrängt.

Insbesondere Ni-Cd-Akkus weichen der tragbaren Technologie. Grund dafür ist die Gefahr von Cadmium für Mensch und Umwelt. Für die Entsorgung dieser Batterien sind spezielle Geräte zur Cadmiumrückgewinnung erforderlich. für ein Auto ist einfacher, schneller und besser entwickelt. Aber es gibt noch immer einige Bereiche, in denen Nickel-Cadmium-Batterien unersetzlich sind.

Anwendungen für Nickel-Cadmium-Batterien (Ni-Cd)

Nickel-Cadmium-Batterien mit kleinen Abmessungen werden in technischen Geräten verwendet, die für ihren Betrieb einen hohen Strom benötigen. Unter diesen Bedingungen liefern Ni-Cd-Akkus eine stabile Leistung und überhitzen im Gegensatz zu anderen Akkutypen nicht. Nickel-Cadmium-Batterien werden häufig in Trolleybussen, Straßenbahnen eingesetzt, als Antriebsbatterien in Elektroautos gibt es industrielle Ni-Cd-Batterien. Darüber hinaus haben sie eine breite Anwendung im See- und Flusstransport gefunden.

Ni-Cd-Akkus finden sich in Hubschraubern und Flugzeugen als Bordakkus, in tragbaren Werkzeugen (Schraubendreher, Bohrhammer etc.). In Werkzeugen werden jedoch immer häufiger Lithiumbatterien verwendet. Nickel-Cadmium-Akkus können in tragbaren Geräten mit hohem Stromverbrauch noch nicht ersetzt werden. Obwohl sie in einigen Geräten erfolgreich ersetzt werden, die kein schädliches Cadmium enthalten.

Ni-Cd-Scheibenbatterien sind weit verbreitet. Diese Variante wurde häufig als Batterie verwendet, um nichtflüchtige Speicher in den ersten Personalcomputern mit Strom zu versorgen. Sie waren mit dem Mainboard verkabelt. Später wurden sie durch Lithiumbatterien ersetzt. Festplattenbatterien wurden auch häufig in Kameras, Blitzgeräten, Taschenrechnern, Taschenlampen, Radios, Hörgeräten usw. verwendet.

Ni-Cd-Akkus sind lange lagerfähig, pflegeleicht, unempfindlich gegenüber niedrigen Temperaturen, haben einen geringen Innenwiderstand und ein niedriges spezifisches Gewicht. All dies überwiegt bisher den negativen Punkt, der mit dem Vorhandensein von giftigem Cadmium in ihnen verbunden ist. Nickel-Cadmium-Batterien dominieren nach wie vor in der Luftfahrt, in militärischer Ausrüstung und in Mobilfunkgeräten. Außerdem können Sie das Material darüber lesen, wie Ni-Cd reduziert wird.

Gerät mit Nickel-Cadmium-Batterie (Ni-Cd)

Design der Ni-Cd-Batterie

Strukturell ist eine Nickel-Cadmium-Batterie eine positive und negative Elektrode, die durch einen Separator getrennt sind. Sie sind in einen alkalischen Elektrolyten getaucht und alle in einem geschlossenen Metallgehäuse untergebracht. Die positive Elektrode enthält NiOOH (Nickeloxid-Hydroxid). Das Negativ enthält Cadmium (Cd) in der Verbindung. Als Elektrolyt dient die KOH-Lösung (Kaliumhydroxid). Es ist ein starkes, geruchloses Alkali. Die Vorteile von KOH sind, dass der Stoff weder explosiv noch brennbar ist. Der Massenanteil von KOH im Elektrolyten muss nach GOST R 50711-94 mindestens 85 Prozent in fester und mindestens 45 Prozent in flüssiger Form betragen.

Um die Oberfläche der Elektroden zu vergrößern, werden sie aus dünner Folie hergestellt. Der Separator zwischen den Elektroden besteht aus einem Vlies, das nicht mit Alkali wechselwirkt. Der Elektrolyt selbst wird während der Reaktion nicht verbraucht.

Eine Nickel-Cadmium-Zelle erzeugt eine Spannung von etwa 1 Volt. Daher werden sie zu Batterien mit einer Energiedichte von etwa 60 Wh pro Kilogramm kombiniert.

Das Bild unten zeigt die Hauptelemente der Alkali-Nickel-Cadmium-Batterie der KL-Serie.

Der Bourne- oder Stromausgang nimmt Strom aus der Batterie auf und dient als Anschluss zum Anschließen der Batterien. Durch den Stopfen wird der Elektrolyt eingefüllt, sowie der Austritt des beim Ladevorgang entstehenden Gases. Die Verbindung der Elektroden zusammen mit den Kontaktstreifen gewährleistet die Entnahme und Versorgung von den Elektroden zum Träger. Die Kontaktstreifen sind mit den Elektroden verschweißt.

Die Elektrode ist eine horizontale Lamelle. Sie enthalten den Wirkstoff in einem perforierten Stahlband. Die Rippe verleiht der Elektrode Steifigkeit und lässt Strom zum Kontaktstreifen fließen. Elektroden unterschiedlicher Polarität werden durch einen Rahmenseparator getrennt, der die freie Zirkulation des Elektrolyten nicht behindert.

An den Elektroden der Ni-Cd-Batterie ablaufende Reaktionen

Positive Elektrodenprozesse

Die wichtigsten elektrochemischen Reaktionen, die an der positiven Elektrode einer Nickel-Cadmium-Batterie ablaufen, können durch die folgenden Formeln beschrieben werden:

Während des Ladevorgangs

Ni(OH) 2 + OH – &agr; NiOOH + H 2 O + e -

Während der Entlassung

NiOOH + H 2 O + e – &agr; Ni (OH) 2 + OH -

Nickeloxid-Hydroxid (NiOOH) auf der positiven Elektrode kann in zwei Versionen vorliegen:

• β-Ni(OH) 2;
• ?-Ni (OH) 2.

Diese Formen unterscheiden sich in ihrer Dichte und Hydratation. Wenn die Batterie schwach ist, sind beide dieser Formen von Nickelhydroxid an der positiven Elektrode vorhanden. Wenn eine Ni-Cd-Batterie geladen wird, wird die α-Ni (OH) 2 -Form in α-NiOOH umgewandelt. Dabei verändert sich das Kristallgitter der Substanz etwas. In der letzten Ladestufe wird α-NiOOH gebildet. Anzahl der Phasen? und? Nickelhydroxid hängt von den spezifischen Ladebedingungen ab.

Phase? baut sich bei hohen Ladegeschwindigkeiten oder bei Überladung intensiv auf. Durch die Bildung von α-NiOOH kommt es zu einer radikalen Umstrukturierung der Oxidstruktur. Zum Vergleich: die Phasendichte? ist 4,15 und Phasen? -3,85 g / cm 3. Aus diesem Grund ändert sich das Volumen der aktiven Masse der positiven Elektrode, wenn die Ni-Cd-Batterie überladen wird. Elektrochemische Eigenschaften? und? auch unterscheiden. Für die &bgr;-NiOOH-Form geht die Ladung weniger effizient durch und der Stromausnutzungsfaktor ist in diesem Fall geringer als die Form?. Bilden? hat auch ein geringeres Entladepotential und eine halb so hohe Selbstentladung wie bei ?.

Negative Elektrodenprozesse

An der negativen Elektrode einer Nickel-Cadmium-Batterie laufen folgende Reaktionen ab:

Beim Aufladen

Cd(OH) 2 + 2e? ? Cd + 2OH?

Bei der Entlassung

Cd + 2OH? ? Cd(OH) 2 + 2e?

Die Kapazität der Cadmiumelektrode in Nickel-Cadmium-Batterien übersteigt die Kapazität der positiven Elektrode um etwa 20 bis 70 Prozent. Aus diesem Grund wird davon ausgegangen, dass das Potential der negativen Elektrode während des Ladens/Entladens unverändert bleibt.

Allgemeine Prozesse in einer Ni-Cd-Batterie

In einer Nickel-Cadmium-Batterie laufen folgende Reaktionen ab:

Beim Aufladen

2Ni (OH) 2 + Cd (OH) 2? 2NiOOH + Cd + 2H 2 O

Bei der Entlassung

2NiOOH + Cd + 2H 2 O? 2Ni (OH) 2 + Cd (OH) 2

Beim Aufladen findet an der positiven Elektrode folgende Reaktion statt:

2OH? ? 1 / 2O2 + H 2 O + 2e?

Das heißt, es wird Sauerstoff freigesetzt, der durch den Separator zur negativen Elektrode gelangt und dort unter seiner Beteiligung folgende Reaktion abläuft:

1 / 2O2 + Cd + H2O? Cd (OH) 2

Als Ergebnis tritt eine geschlossene Sauerstoffreaktion auf. Dadurch wird der Druck im Nickel-Cadmium-Akku beim Überladen stabilisiert. Der Druck in der Batterie hängt stark von der Geschwindigkeit ab, mit der Sauerstoff zwischen den positiven und negativen Elektroden transportiert wird. Beim Überladen kann an der negativen Cadmiumelektrode Wasserstoff freigesetzt werden:

H 2 O + e? ? OH? + 1 / 2H 2

Es oxidiert dann an der positiven Elektrode. Die Reaktion sieht so aus:

NiOOH + 1 / 2H 2? Ni (OH) 2

Die Bildung von Wasserstoff in einer versiegelten Batterie ist ein gefährlicher Prozess. Wenn die Absorptionsrate gering ist, kann dies zu einer Akkumulation führen. Und das ist schon explosiv. Daher ist bei versiegelten Nickel-Cadmium-Batterien die Kapazität der Cadmiumelektrode viel größer als die positive.

Die Kapazität einer solchen versiegelten Batterie wird genau durch den Kapazitätswert der Nickeloxidelektrode bestimmt.

Eigenschaften von Nickel-Cadmium-Batterien (Ni-Cd)

Die Nennspannung von versiegelten Nickel-Cadmium-Batterien beträgt 1,2 Volt. Das Aufladen mit einem Strom von 1/10 der Kapazität dauert 16 Stunden. Die Kapazität eines Ni-Cd-Akkus wird mit einem Entladestrom von 2/10 der Nennkapazität bis zu einer Spannung von einem Volt gemessen.

Das folgende Bild zeigt die Entladeeigenschaften von Nickel-Cadmium-Batterien bei verschiedenen Entlademodi.

Die folgenden Grafiken zeigen die Abhängigkeit der Entladekapazität von Laststrom und Temperatur.

Die Selbstentladung von Nickel-Cadmium-Batterien hängt hauptsächlich von der thermodynamischen Instabilität der Nickeloxid-Hydroxid-Elektrode ab. Der Einfluss des Leckstroms zwischen den Elektroden auf die Selbstentladung ist gering. Aber es erhöht sich allmählich mit der Lebensdauer der Batterie. Die Wärmeentwicklung bei Ni-Cd-Batterien hängt stark vom Ladezustand ab. Nachdem die Batterie 70 Prozent ihrer Kapazität erreicht hat, wird der Sauerstoffentwicklungsprozess aktiviert. Dadurch erwärmt sich die Batterie aufgrund der Ionisierung von Sauerstoff an den negativen Elektroden. Am Ende des Ladevorgangs steigt die Temperatur im Ni-Cd-Akku um 10-15 Grad Celsius an. Wenn die Ladung im beschleunigten Modus durchgeführt wird, kann der Temperaturanstieg 40-45 Grad Celsius betragen.

Nach dem Trennen von der Ladung sinkt das Potential der positiven (Oxid-Nickel-)Elektrode und es kommt zu einem allmählichen Ladungsausgleich der Tiefen- und Oberflächenschichten. Nach einiger Zeit nimmt die Selbstentladungsintensität ab. Selbstentladung und Stabilisierung der Restkapazität können sich bei verschiedenen Serien von Ni-Cd-Akkus deutlich unterscheiden. Die Selbstentladung führt neben der Kapazitätsreduzierung auch zu einem Spannungsabfall um 0,03-0,05 Volt. Dieses Phänomen wird durch den allmählichen Ladungsausgleich in der Tiefe und an der Oberfläche der Elektrode erklärt. Außerdem wirkt sich eine partielle Passivierung der Aktivmasse aus.

Die Lagerung von Nickel-Cadmium-Batterien (sowie Blei-Säure-Batterien) bei niedrigen Temperaturen verringert die Selbstentladung. Bei 20 Grad Celsius ist die Selbstentladung doppelt so hoch wie bei 0.

Die folgende Abbildung zeigt eine Grafik der Änderung des Kapazitätsverlusts von Nickel-Cadmium-Batterien bei verschiedenen Temperaturen.

Um die Selbstentladung während der Lagerung des Akkus zu kompensieren, können Sie ihn auf Niedrigstrom laden. Normalerweise beträgt der Erhaltungsstrom das 0,03-0,05-fache der Kapazität. Der konkrete Wert wird aber vom Batteriehersteller ausgehandelt. Die Fähigkeit, längerem Aufladen standzuhalten, ist bei Nickel-Cadmium-Batterien unterschiedlicher Bauart unterschiedlich. Alkalische Nickel-Cadmium-Plattenbatterien mit dicken Lamellenelektroden sind am wenigsten an eine Überladung angepasst. Es gibt aber auch solche Konstruktionen, die einer Aufladung mehrere Monate ohne Folgen standhalten.

Was die Energieeigenschaften von Ni-Cd-Batterien betrifft, unterscheiden sie sich auch je nach Batterietyp.

Nickel-Cadmium-Scheibenbatterien mit 2 Elektroden haben spezifische Energieeigenschaften von 15-18 Wh pro Kilogramm und 35-45 Wh pro Liter. Die gleiche Version, jedoch mit 4 Elektroden, hat die doppelte spezifische Energiecharakteristik. Bei zylindrischen Ni-Cd-Akkus liegen diese Werte bei 45 Wh pro Kilogramm und 130 Wh pro Liter.

Was beeinflusst die Entladung von Ni-Cd-Akkus?

Die Entladungseigenschaften bestimmter Modelle hängen von folgenden Eigenschaften ab:

• Dicke, Struktur, Innenwiderstand der Elektroden;
• Bestückungsdichte der Elektrodengruppen;
• Trenneigenschaften (Dicke und Struktur);
• Elektrolytvolumen;
• spezifische Konstruktionsmerkmale der Batterie.

Hochleistungs-Ni-Cd-Scheibenbatterien mit gepressten Elektroden werden unter Dauerentladungsbedingungen verwendet. In diesem Fall nehmen Kapazität und Spannung allmählich auf 1,1 Volt ab. Bei Entladung auf 1 Volt bleibt die Kapazität etwa 5-10 Prozent der Nennleistung. Solche Akkus zeigen eine signifikante Abnahme der Entladespannung und verlorenen Kapazität von Ni-Cd-Batterien mit einer Erhöhung des Entladestroms auf 0,2 * C. Dies erklärt sich dadurch, dass die aktive Masse nicht die Fähigkeit besitzt, sich in unterschiedlichen Tiefen der Elektroden gleichmäßig zu entladen.

Bei Akkumulatoren, die im Modus mittlerer Intensitätsentladung arbeiten, werden die Elektroden dünner gemacht und ihre Anzahl wird auf 4 erhöht. Dadurch erhöht sich der Entladestrom auf 0,6 der Kapazität.

Es gibt auch sogenannte Short-Discharge-Batterien. Sie sind mit Metall-Keramik-Elektroden mit geringem Innenwiderstand ausgestattet. Diese Modelle haben die höchste Energieleistung unter anderen Typen von Nickel-Cadmium-Batterien. Ihre Entladespannung wird über 1,2 Volt gehalten, bis sie 90 Prozent der Batteriekapazität erschöpft haben. Diese Batterien können beim Entladen mit hohen Strömen (3-5C) verwendet werden.

Erwähnenswert sind auch zylindrische Batterien mit Rollenelektroden. Diese modernen Batterien können mit einem Strom von 7-10C lange Zeit entladen werden. An den oben dargestellten Entladungsdiagrammen können Sie erkennen, dass die Temperatur des Betriebssystems einen signifikanten Einfluss auf die Eigenschaften von Nickel-Cadmium-Batterien hat. Den höchsten Wert hat der Akku bei 20 Grad Celsius. Wenn die Temperatur steigt, ändert sie sich praktisch nicht. Beim Absenken auf 0 Grad sinkt die Kapazität jedoch umso schneller, je größer der Wert des Entladestroms ist. Diese Kapazitätsabnahme ist mit einer Abnahme der Entladespannung verbunden, die durch eine Zunahme der Polarisation und des ohmschen Widerstands verursacht wird. Durch das geringe Elektrolytvolumen erhöht sich der Widerstand.

Die Zusammensetzung des Alkalis (Elektrolyt) und seine Konzentration beeinflussen also die Eigenschaften der Batterie erheblich. Davon hängt die Bildungstemperatur von Salzen, kristallinen Hydraten, Eis und anderen Elementen ab.

Wenn der Elektrolyt eingefroren ist, ist die Entladung vollständig ausgeschlossen. Der untere Wert der Betriebstemperatur von Ni-Cd-Akkus liegt in den meisten Fällen bei minus 20 Grad Celsius. Bei einigen Batterietypen wird die Elektrolytzusammensetzung angepasst, und die untere Grenze des Temperaturbereichs erweitert sich auf minus 40 Grad Celsius.

Was beeinflusst die Ladung von Ni-Cd-Akkus?

Beim Laden eines versiegelten Nickel-Cadmium-Akkus ist es wichtig, die Überladung zu begrenzen. Überladen erhöht den Druck im Inneren der Batterie durch die Freisetzung von Sauerstoff. Die Effizienz der Stromnutzung nimmt also ab, wenn wir uns der 100. Ladung nähern.

In der Abbildung unten sehen Sie die Diagramme, die die Abhängigkeit der Kapazität während der Entladung einer zylindrischen Batterie charakterisieren.

Ni-Cd-Akkus können im Temperaturbereich von 0-40 Grad Celsius geladen werden. Das empfohlene Intervall beträgt 10-30 Grad. Die Sauerstoffaufnahme an der Cadmiumelektrode verlangsamt sich mit sinkender Temperatur, was zu einem Druckanstieg führt. Ist die Temperatur höher als die empfohlene, dann steigt das Potential und es beginnt sehr früh an der positiven Oxid-Nickel-Elektrode Sauerstoff zu entwickeln. Bei gleicher Temperatur wird Sauerstoff umso aktiver freigesetzt, je größer der Ladestrom ist. In diesem Fall bleibt die Sauerstoffaufnahmerate nahezu unverändert. Dieser Wert hängt vom Design der Batterie bzw. vom Sauerstofftransport von der positiven zur negativen Cadmiumelektrode ab. Dies wird beeinflusst durch die Dichte der Anordnung, die Dicke, die Struktur der Elektroden sowie das Material des Separators und das Volumen des Elektrolyten.

Je geringer die Dicke der Elektroden und je höher die Dichte ihrer Anordnung, desto effizienter erfolgt der Ladevorgang. Zylindrische Spulenbatterien sind in dieser Hinsicht am effektivsten. Bei ihnen bleibt die Ladeeffizienz nahezu unverändert, wenn sich der Strom von 0,1 auf 1C ändert. Die Standardhersteller nennen den Lademodus, wodurch ein Akku mit einer Spannung von 1 Volt in 16 Stunden mit einem Strom von 0,1 der Kapazität vollständig geladen ist. Einige Modelle benötigen 14 Stunden, wenn sie in diesem Modus aufgeladen werden. Spezifische Indikatoren hängen bereits von den Konstruktionsmerkmalen und dem Volumen der aktiven Masse ab.

All dies gilt für eine galvanostatische Aufladung. Dies ist eine Ladung mit konstanter Stromstärke. Die Aufladung kann aber auch mit einem sanften oder stufenweisen Abfall der Stromstärke in der Endphase des Aufladens erfolgen. Dann kann in der Anfangsphase der Strom viel höher als der Standardwert von 0,1 der Kapazität eingestellt werden. Oftmals besteht ein echter Bedarf, die Ladegeschwindigkeit zu erhöhen. Das Problem wird durch die Verwendung von Batterien gelöst, deren Eigenschaften es ermöglichen, eine Ladung mit einer hohen Stromdichte effizient zu empfangen. Der Strom wird während des gesamten Ladevorgangs konstant gehalten. Verbessert werden auch Kontrollsysteme, die ein Überladen der Batterie nicht zulassen.

Zylindrische Nickel-Cadmium-Akkus werden normalerweise in folgenden Modi geladen:

• 6-7 Stunden mit einem Strom von 0,2 aus der Kapazität;
• 3-4 Stunden mit einem Strom von 0,3 aus der Kapazität.

Beim Beschleunigen wird nicht empfohlen, eine Aufladung von mehr als 120-140 Prozent zuzulassen. Dann wird die Kapazität nicht weniger als die Nennleistung bereitgestellt. Ni-Cd-Akkus für den High-Speed-Betrieb werden noch schneller geladen (ca. eine Stunde). Im letzteren Fall ist jedoch eine Spannungs- und Temperatursteuerung erforderlich. Andernfalls kann aufgrund des schnellen Druckanstiegs der Abbauprozess der Akkumulatoren beginnen.

Nachdem der Ladevorgang in einer versiegelten Batterie abgeschlossen ist, entwickelt sich aufgrund der Oxidation von Hydroxylionen an der positiven Elektrode weiter Sauerstoff. Aufgrund des Selbstentladungsprozesses nimmt das Potential ab und der Prozess der Sauerstoffentwicklung nimmt allmählich ab und wird gleich seiner Absorption an der Cadmiumelektrode. Dann sinkt der Druck. Darüber, unter dem angegebenen Link im Detail zerlegt.

Betrieb von Nickel-Cadmium-Batterien (Ni-Cd)

Nach und nach treten während des Betriebs von Nickel-Cadmium-Batterien Veränderungen auf, die sich auf ihre Leistung auswirken. Diese Änderungen bewirken einen allmählichen Abfall der Batteriespannung und eine Abnahme ihrer Entladekapazität.

Welche Faktoren führen zum Ausfall von Ni-Cd-Akkus:

• Reduzierung der Arbeitsfläche der Elektroden;
• Verlust der aktiven Masse der Elektroden;
• Veränderungen der Zusammensetzung und des Volumens des alkalischen Elektrolyten sowie seiner Umverteilung in der Batterie;
• das Auftreten von Undichtigkeiten entlang der Leiter, die durch das Wachstum von Cadmiumdendriten verursacht werden;
• Prozesse, die mit dem irreversiblen Verbrauch von Wasser und Sauerstoff verbunden sind;
• Zerfall organischer Stoffe.

Veränderungen der positiven Elektrode (Nickeloxid)

Nach einer gewissen, ausreichend großen Anzahl von Zyklen ändert sich die Dichte der aktiven Masse der positiven Elektrode. Es kommt zur sogenannten Quellung der Nickeloxid-Elektrode. Außerdem nimmt seine Festigkeit ab. Dadurch nimmt die Qualität des Kontakts der Aktivmasse mit der Elektrodenbasis ab. Dadurch nimmt die elektrische Leitfähigkeit der Elektrode ab und die Kapazität der Batterie sinkt.

Die Abnahme der Stärke der positiven Elektrode wird hauptsächlich durch regelmäßiges Überladen verursacht. Damit einher geht, wie oben erwähnt, die Freisetzung von Sauerstoff im verschlossenen Batteriegehäuse. Bei Batterien mit Metall-Keramik-Elektroden werden diese Veränderungen in deutlich geringerem Maße beobachtet. Beim Betrieb von Nickel-Cadmium-Batterien wird eine Zunahme der Kristalle der aktiven Masse beobachtet. Dies führt zu einer Verringerung der Arbeitsfläche der Elektroden und zu einem Abfall der Kapazität.

Veränderungen der negativen Elektrode (Cadmium)

An der Cadmiumelektrode ist der Hauptprozess, der ihren Abbau verursacht, die Wanderung der aktiven Masse. Bei einer seit langem verwendeten Ni-Cd-Batterie befindet sich die aktive Masse der negativen Elektrode sowohl im Separator als auch auf der positiven Elektrode. Als Ergebnis kommt es zu einem Verlust an aktiver Masse sowie zu einem Blockieren der Oberflächenschicht der negativen Elektrode.

Dadurch wird der Zugang des alkalischen Elektrolyten in die Tiefe der Elektrode beeinträchtigt. Dadurch steigt der Innenwiderstand der Batterie. Die Wanderung der Aktivmasse und das Wachstum von Dendriten durch den Separator zur positiven Elektrode führen zu Kurzschlüssen und einer erhöhten Selbstentladung. Wie bei der Oxid-Nickel-Elektrode werden auch bei der Cadmium-Elektrode Kristalle größer und die aktive Masse quillt.

Auch andere irreversible Prozesse verkürzen die Lebensdauer einer Nickel-Cadmium-Batterie. Insbesondere aufgrund des hohen Oxidationspotentials der positiven Elektrode werden an dieser organische Verunreinigungen oxidiert. Dies sind spezielle stabilisierende und aktivierende Additive in diesem Batterietyp. Die Cermetbasis der Elektrode verbraucht bei ihrer Oxidation Wasser und setzt Nickelhydroxid (Ni (OH) 2) frei.

Auch eine Druckerhöhung in einem Nickel-Cadmium-Akkumulator wirkt sich nachteilig auf den Zustand des Akkumulators aus. Wenn die Kapazität der Cadmiumelektrode abnimmt, ändert sich das Gleichgewicht der Kapazitäten der positiven und negativen Platten. Dadurch werden Bedingungen für die Wasserstoffentwicklung geschaffen. Bei niedriger Rekombinationsrate beginnt sich Wasserstoff anzusammeln und es droht ein starker Druckanstieg. Dies ist häufig beim Schnellladen der Fall. Bei prismatischen und Scheibenmodellen von Ni-Cd-Akkus kann sich das Gehäuse unter erhöhtem Druck verformen. Die Dichtheit kann aufrechterhalten werden, jedoch wird die Montagedichte gebrochen, der Innenwiderstand der Batterie steigt und die Entladespannung sinkt.

Es sei daran erinnert, dass sich Wasserstoff auch ansammelt, wenn die Batterie kontinuierlich auf 0 Volt entladen wird. Darüber hinaus befindet sich im Inneren der Batterie Stickstoff, der beim Verschließen dorthin gelangt. Im Inneren werden die Nitrate im Elektrolyten also noch immer wiederhergestellt. Es verursacht auch eine Druckerhöhung. Alkalische Nickel-Cadmium-Batterien verfügen über ein Notventil zur Druckentlastung. Dies geschieht jedoch nur einmal, da in einem chemischen Element irreversible Veränderungen auftreten.

Auch der alkalische Elektrolyt trägt zum Leistungsabfall der Ni-Cd-Batterie bei. Genauer gesagt, eine Veränderung seiner Zusammensetzung und seines Volumens. Durch Strukturveränderungen und Aufquellen der Elektroden wird der Elektrolyt entzogen. Dadurch steigt der Innenwiderstand der Batterie. Die Elektrolytzusammensetzung ändert sich allmählich. Gegenüber dem Ausgangszustand kann das Volumen der Carbonate deutlich ansteigen. Die elektrische Leitfähigkeit des Elektrolyten sinkt und die Batterieleistung verschlechtert sich beim Entladen. Dies macht sich besonders bei niedrigen Temperaturen bemerkbar.

Wie wirken sich Betrieb und Temperatur auf den Abbauprozess aus?

Die Temperatur ist einer der wichtigsten Faktoren, die den Abbauprozess einer Nickel-Cadmium-Batterie beeinflussen. Wenn die Temperatur alle zehn Grad ansteigt, werden chemische Prozesse zwei- bis viermal beschleunigt.

Der Temperatureinfluss wird mit steigendem Ladestrom noch stärker, da sich die Batterie beim Überladen dadurch erwärmt. Die Abnahme der Kapazität des Cadmiumelektrolyten bei niedrigen Temperaturen wird die Abnahme der Kapazität der positiven Elektrode übersteigen. Dies erlegt der Verwendung von Batterien in den nördlichen Regionen einige Einschränkungen auf. In einer solchen Situation nimmt die Geschwindigkeit der Wasserstoffentwicklung während des Ladens zu.

Der Abbauprozess von Nickel-Cadmium-Batterien wird stark von der Betriebsweise beeinflusst. Was beinhaltet dies:

• Tiefen- und Entladungsmodus;
• Lademodus;
• Zeitintervall mit Laden und Entladen (wenn das Radfahren kontinuierlich ist);
• Lager- und Betriebszeiten.

Die folgende Grafik zeigt die Batterielebensdauer in Zyklen in Abhängigkeit von der Entladetiefe.

Es ist zu beachten, dass Ni-Cd-Akkus eine relativ hohe Beständigkeit gegen versehentliches Überladen aufweisen. Wenn die Tiefentladung selten auftritt, rekombiniert der Wasserstoff leicht. Wenn die Polarisation entfernt wird, wird die Batteriespannung wiederhergestellt.

Beim ständigen Aufladen von Nickel-Cadmium-Batterien muss ein Strom von 0,03 bis 0,05 der Nennkapazität bereitgestellt werden. Wird der Akku ständig in diesem Modus betrieben, wirkt sich neben dem aktuellen Wert auch die Betriebssystemtemperatur aus. Mit steigender Temperatur steigt die Sauerstoffproduktion. Dies beschleunigt den Batterieabbau. Um mit kontinuierlicher Aufladung (Temperatur 50-55 Grad Celsius) zu funktionieren, wurden spezielle Modelle von zylindrischen Batterien erstellt. Sie verfügen über Rollenelektroden mit einer Lebensdauer von mindestens 4 Jahren. Bei diesen Batterien wurde die Elektrolytzusammensetzung angepasst und Vorbereitungen getroffen, um die Absorption von Gasen zu beschleunigen.

Wenn Sie einen Ni-Cd-Akku nach längerem Aufladen entladen, ist seine Kapazität etwas geringer als die eines neu aufgeladenen Akkus. Dieses Phänomen ist jedoch vorübergehend und die Kapazität normalisiert sich nach mehreren Lade-Entlade-Zyklen.

Kennzeichnung von Alkali-Nickel-Cadmium-Batterien (Ni-Cd)

Die Kennzeichnung von Ni-Cd-Akkus kann wie folgt aussehen:

40 NK, K, L, H; 250 P (P), K

Die Symbole weisen auf Folgendes hin:

• 40 - die Anzahl der Batterien in einer Batterie oder einem Batteriesatz;
• NK, K - Nickel-Cadmium-Batterietyp (Bezeichnung NK entspricht TU 16-90 ILVE.563330.001TU, Bezeichnung K entspricht IEC 623, GOST R IEC 60623-2002);
• L, H - Typ der Ni-Cd-Batterie in Abhängigkeit vom Entlademodus (L - langer Entlademodus, H - kurzer Entlademodus);
• 250 - Wert der Nennkapazität (Amperestunden);
• R (P) - Kunststoffversion des Lagertanks;
• K - Rahmendesign des Akkupacks.

Vor- und Nachteile von Nickel-Cadmium-Batterien (Ni-Cd)

Erinnern wir uns abschließend noch kurz an die Vor- und Nachteile von Nickel-Cadmium-Batterien.

Vorteile von Ni-Cd-Akkus

• Eine große Anzahl von Lade-Entlade-Zyklen (mehr als 1000);
• Lange Haltbarkeit unabhängig vom Ladezustand;
• Schnelle und einfache Möglichkeit zum Aufladen;
• Widerstehen Sie ernsthaftem Stress;
• Es ist möglich bei niedrigen Temperaturen zu arbeiten;
• Gut geeignet für raue Umgebungen;
• Behalten Sie die Kapazität bei niedrigen Temperaturen bei;
• Sind preiswert.

Nachteile von Ni-Cd-Akkus

• Memory-Effekt und die Notwendigkeit, ihn zu beseitigen;
• Ausreichend hohe Selbstentladung;
• Geringe Energiedichte im Vergleich zu anderen Akkutypen;
• Toxizität der Materialien. Dies gilt insbesondere für Cadmium. Die Herstellung und Verwendung solcher Batterien ist in einer Reihe von Ländern verboten. Für ihre Entsorgung sind spezielle Geräte und Technologien erforderlich.

Das war alles, was ich Ihnen an dieser Stelle zu Nickel-Cadmium-Batterien sagen wollte. Wenn Sie Fragen oder Ergänzungen zum Thema haben, dann hinterlassen Sie diese in den Kommentaren.