Bateria kadmowa. Akumulatory niklowo-kadmowe: urządzenie, regeneracja

Pomimo tego, że produkcja baterii niklowo-kadmowych została zakazana w Unii Europejskiej od tego roku, ci niestrudzeni pracownicy są nadal wykorzystywani w wielu niedrogich i wydajnych urządzeniach autonomicznych (śrubokręty, golarki elektryczne, latarki).

Nawet jeśli instrukcja obsługi nie mówi nic o rodzaju baterii urządzenia, dość łatwo ustalić, że to bateria niklowo-kadmowa służy jako źródło prądu - najczęściej czas ładowania jest wskazany w zakresie 5-12 godzin i jest wskazówka o konieczności samodzielnego wyłączenia ładowarki po czasie ładowania.

W przypadku akumulatorów niklowo-kadmowych preferowane jest szybkie ładowanie impulsowe niż powolny prąd stały. Baterie te mogą dostarczać dużo energii, co determinuje ich wybór w przypadku potężnych urządzeń wolnostojących. Akumulatory niklowo-kadmowe to jedyny typ akumulatorów, który może wytrzymać pełne rozładowanie pod dużym obciążeniem bez żadnych konsekwencji. Inne typy akumulatorów wymagają niecałkowitego rozładowania przy stosunkowo niskich obciążeniach mocy.

Akumulatory niklowo-kadmowe nie lubią długotrwałego ładowania przy sporadycznym lekkim obciążeniu. Okresowe pełne rozładowanie jest im konieczne, tak jak powietrze jest dla człowieka - przy braku pełnego rozładowania na elektrodach tworzą się duże kryształy metalu (co prowadzi do pojawienia się tzw. "efektu pamięci") - bateria nagle traci swoje Pojemność. Do długiej i efektywnej pracy akumulatorów NiCd wymagane są cykle konserwacji akumulatorów – pełne rozładowanie, a następnie pełne naładowanie, zgodnie z większością zaleceń – raz w miesiącu, nie rzadziej niż raz na 2-3 miesiące.

Baterie niklowo-kadmowe to najbardziej „nieumiejętne” spośród nowoczesnych baterii produkowanych masowo – nie potrzebują nawet systemu monitorowania stanu baterii, co determinuje ich zastosowanie w niedrogich i wydajnych urządzeniach.

Ładowanie niskimi prądami w ciągu 5-12 godzin pozwala obejść się bez żadnych środków ostrożności w postaci systemów kontroli ładowania i rozładowania. Przeładowany akumulator po prostu powoli traci pojemność (ku uciesze producenta). Pamiętaj o tym korzystając z ładowarek „bad-boy” (ładowarek bez mechanizmu automatycznej kontroli ładowania). Dlatego najlepiej ładować całkowicie rozładowany akumulator i ściśle przestrzegać czasu ładowania, co pozwoli zachować pojemność akumulatora NiCd na długi czas.

Przy korzystaniu z „szybkiego” ładowania (z czasem ładowania poniżej 5 godzin) warto mieć ładowarkę z czujnikiem temperatury, gdyż przy ładowaniu wzrasta temperatura akumulatora, pojemność rośnie wraz z temperaturą, wraz ze wzrostem pojemności ładowarka może doładować akumulator powyżej wymaganego poziomu, co prowadzi do jeszcze większego wzrostu temperatury (zjawisko „termicznego przetaktowania” akumulatora) i co najmniej do pogorszenia parametrów akumulatora. Podobna sytuacja ma miejsce podczas ładowania akumulatora w niskich temperaturach. Czujnik temperatury pozwala na zmianę parametrów ładowania w zależności od temperatury akumulatora, a także odłączenie akumulatora od ładowania, gdy temperatura wzrośnie powyżej 1 stopnia Celsjusza na minutę lub gdy temperatura akumulatora osiągnie 60 stopni Celsjusza, co pozwala uniknąć tragicznych konsekwencji podkręcania termicznego.

Jako ilustrację zapotrzebowania na czujnik termiczny w ładowarce mogę podać przykład dwuletniego ładowania baterii niklowo-kadmowej do profesjonalnej wkrętarki na ładowarce bez czujnika termicznego (na zdjęciu jest to samą ładowarkę), co pozwala na ładowanie akumulatora w przyspieszonym tempie - w godzinę. W tym czasie temperatura w mieszkaniu wynosiła około 30°C, ładowarka powinna automatycznie ładować akumulator aż do osiągnięcia docelowego napięcia i automatycznie się wyłączyć, co zostało powiedziane po angielsku na biało w instrukcji w dziale bezpieczeństwa. Rano pierwszy akumulator z zestawu został naładowany bez żadnych incydentów - po 50 minutach ładowarka się wyłączyła, wieczorem drugi akumulator zaskoczył przy ładowaniu: z powodu braku czujnika temperatury w ładowarce akumulator wszedł w tryb podkręcania termicznego. Ponieważ ładowanie zostało przyspieszone, problem został zauważony późno - gdy akumulator zaczął dymić i zaczął pryskać gorącym elektrolitem. Ładowarka szybko odłączona od sieci została uratowana. Natomiast bateria długo wąchała w agonii, starając się wyrządzić jak najwięcej szkody opuszczając tamten świat, ale to się nie udało i szkoda ograniczała się do samego kosztu baterii - 15USD . Od tego czasu ładowarka jest podłączona do sieci za pomocą timera.

Pomimo swoich wad, baterie niklowo-kadmowe nadal istnieją wśród nas. Mamy nadzieję, że odrobina teorii i praktyczne doświadczenie przedstawione w artykule pozwoli czytelnikowi w pełni wykorzystać baterię niklowo-kadmową swojego urządzenia.

Bateria niklowo-kadmowa

Baterie niklowo-kadmowe

Powietrzny akumulator niklowo-kadmowy 20NKBN-25-U3

Akumulator niklowo-kadmowy(NiCd) - wtórne, w którym katodą jest hydrat tlenku niklu Ni(OH) 2 z proszkiem grafitowym (około 5-8%), elektrolitem jest wodorotlenek potasu KOH o gęstości 1,19-1,21 z dodatkiem litu wodorotlenek LiOH (do tworzenia nikelatów litu i zwiększenia pojemności o 21-25%), anoda - hydrat tlenku kadmu Cd(OH)2 lub metaliczny kadm Cd (w postaci proszku). Siła elektromotoryczna akumulatora niklowo-kadmowego wynosi ok. 1,37 V, energia właściwa to ok. 45-65 Wh/kg. W zależności od konstrukcji, trybu pracy (długie lub krótkie wyładowania) oraz czystości użytych materiałów żywotność waha się od 100 do 9000 cykli ładowania-rozładowania. Nowoczesne (lamelarne) przemysłowe akumulatory niklowo-kadmowe wytrzymują nawet 20-25 lat. Akumulatory niklowo-kadmowe (Ni-Cd) są jedynym rodzajem akumulatorów, które można przechowywać w stanie rozładowanym, w przeciwieństwie do akumulatorów niklowo-wodorkowych (Ni-MH), które muszą być przechowywane w pełni naładowane i z akumulatorów litowo-jonowych (Li-ion). które muszą być przechowywane na poziomie 40% pojemności akumulatora.

Historia wynalazku

Parametry

• Teoretyczne zużycie energii: 237 Wh/kg.
• Specyficzne zużycie energii: 45-65 Wh/kg.
• Gęstość energii właściwej: 50-150 W · h / dm³.
• Moc właściwa: 150..500 W/kg.
• EMF = 1,37.
• Napięcie robocze = 1,35...1,0 V.
• Normalny prąd ładowania = 0,1 ... 1 C, gdzie C to pojemność.
• Samorozładowanie: 10% miesięcznie.
• Temperatura pracy: -50...+40°C.

Obecnie stosowanie akumulatorów niklowo-kadmowych jest bardzo ograniczone ze względów środowiskowych, dlatego stosuje się je tylko tam, gdzie zastosowanie innych systemów jest niemożliwe, czyli w urządzeniach charakteryzujących się dużymi prądami rozładowania i ładowania. Akumulator typowego modelu latającego można naładować w pół godziny, a rozładować w 5 minut. Dzięki bardzo niskiej rezystancji wewnętrznej akumulator nie nagrzewa się nawet przy ładowaniu dużym prądem. Dopiero gdy akumulator jest w pełni naładowany, zaczyna się zauważalne nagrzewanie, które jest wykorzystywane przez większość ładowarek jako sygnał, że ładowanie zostało zakończone. Strukturalnie wszystkie akumulatory niklowo-kadmowe są wyposażone w solidną szczelną obudowę, która jest w stanie wytrzymać wewnętrzne ciśnienie gazu w trudnych warunkach pracy.

Cykl rozładowania rozpoczyna się przy 1,35 V i kończy przy 1,0 V (odpowiednio 100% pojemności i 1% pozostałej pojemności)

Elektrody akumulatorów niklowo-kadmowych wykonywane są zarówno przez tłoczenie z arkusza, jak i prasowanie z proszku. Elektrody prasowane są bardziej zaawansowane technologicznie, tańsze w produkcji i mają większą pojemność roboczą, dlatego wszystkie akumulatory do użytku domowego mają elektrody prasowane. Jednak systemy tłoczone są podatne na tzw. „efekt pamięci”. Efekt pamięci występuje, gdy akumulator jest ładowany, zanim się wyczerpie. W układzie elektrochemicznym akumulatora tworzy się „dodatkowa” podwójna warstwa, której napięcie spada o 0,1 V. Typowy sterownik urządzenia zasilanego bateryjnie interpretuje ten spadek napięcia jako całkowite rozładowanie akumulatora i zgłasza, że ​​akumulator jest „zły”. ”. Nie ma realnej redukcji zużycia energii, a dobry kontroler może zapewnić pełne wykorzystanie pojemności akumulatora. Jednak w typowym przypadku sterownik podpowiada użytkownikowi wykonanie coraz większej liczby cykli ładowania. A to prowadzi do tego, że użytkownik własnymi rękami, z najlepszymi intencjami, „zabija” baterię. Oznacza to, że możemy powiedzieć, że bateria zawodzi nie tyle z powodu „efektu pamięci” wciśniętych elektrod, ale z „efektu nieprzytomności” niedrogich kontrolerów.

Rozładowany i ładowany słabymi prądami akumulator (np. w pilocie do telewizora) szybko traci pojemność i użytkownik uważa go za niesprawny. Podobnie akumulator, który był ładowany przez długi czas (na przykład w systemie zasilania awaryjnego) straci pojemność, chociaż jego napięcie będzie prawidłowe. Oznacza to, że w trybie buforowania nie można używać baterii niklowo-kadmowych. Jednak jeden cykl głębokiego rozładowania i kolejne ładowanie w pełni przywróci pojemność akumulatora.

Podczas przechowywania akumulatory NiCd również tracą pojemność, chociaż zachowują napięcie wyjściowe. Aby uniknąć nieprawidłowego sortowania przy wyjmowaniu akumulatorów z magazynu, zaleca się przechowywanie ich w stanie rozładowanym, wtedy po pierwszym naładowaniu akumulatory będą całkowicie gotowe do użycia. Najlepiej podłączyć łańcuch diod i rezystorów do każdego słoika, aby ograniczyć napięcie do 0,5-0,7V na ogniwo. Pomaga również wyrównać właściwości ogniw tworzących baterię. Po długotrwałym przechowywaniu akumulatora konieczne jest przeprowadzenie 2-3 cykli ładowania/rozładowania prądem liczbowo równym pojemności nominalnej (1C) tak aby wszedł on w tryb pracy i pracował z pełną wydajnością.

Obszary zastosowania

Niewielkich rozmiarów baterie niklowo-kadmowe są stosowane w różnych urządzeniach jako zamiennik standardowego ogniwa galwanicznego, zwłaszcza jeśli sprzęt pobiera dużo prądu. Ponieważ rezystancja wewnętrzna akumulatora niklowo-kadmowego jest o jeden do dwóch rzędów wielkości mniejsza niż w przypadku konwencjonalnych akumulatorów manganowo-cynkowych i manganowo-powietrznych, moc jest dostarczana bardziej stabilnie i bez przegrzewania.

Akumulatory niklowo-kadmowe stosowane są w samochodach elektrycznych (jako pojazdy trakcyjne), tramwajach i trolejbusach (do zasilania obwodów sterowniczych), statkach rzecznych i morskich. Są szeroko stosowane w lotnictwie jako akumulatory pokładowe do samolotów i helikopterów. Używany jako źródło zasilania samodzielnych wkrętaków, wkrętaków i wiertarek.

Pomimo rozwoju innych systemów elektrochemicznych i rosnących wymagań środowiskowych, baterie niklowo-kadmowe pozostają głównym wyborem dla wysoce niezawodnych urządzeń zużywających dużą moc, takich jak światła nurkowe.

Baterie niklowo-kadmowe z dyskiem

W ZSRR do zasilania urządzeń elektronicznych stosowano szczelnie zamknięte (wybuchające) dyski niklowo-kadmowe.

Producenci

Baterie Ni-Cd są produkowane przez wiele firm, w tym duże międzynarodowe firmy, takie jak GP Batteries Int. Ltd., VARTA, GAZ, KONNOC, METABO, EMM, Advanced Battery Factory, Panasonic / Matsushita Electric Industrial, ANSMANN i inne. Wśród producentów krajowych można wymienić NIAI (utworzony na bazie Centralnego Laboratorium Baterii, 1946), KOSMOS i ZAO Zakład Doświadczalny NIIKHIT.

Bezpieczna utylizacja

Topienie produktów recyklingu akumulatorów NiCd zachodzi w piecach w wysokich temperaturach, w tych warunkach kadm staje się bardzo lotny, a jeśli piec nie jest wyposażony w specjalny filtr wychwytujący, do środowiska uwalniane są toksyczne substancje (np. opary kadmu), zatrucia okoliczne tereny. W konsekwencji sprzęt do utylizacji jest droższy niż utylizacja akumulatorów kwasowo-ołowiowych.

Zobacz też

Literatura

• Akumulatory DA Chrustalewa. M: Szmaragd, 2003.
• Fedotov G.A. Urządzenia elektryczne i elektroniczne do fotografii. L.: Energoatomizdat, 1984.
• GOST 15596-82. Źródła prądu są chemiczne. Warunki i definicje.

Notatki (edytuj)

(NiMH) i akumulatory litowo-jonowe (Li-ion), aby były naładowane.

Historia wynalazku

W 1899 r. Waldmar Jungner ze Szwecji wynalazł akumulator niklowo-kadmowy, w którym jako elektrodę dodatnią zastosowano nikiel, a ujemną kadm. Dwa lata później Edison zaproponował alternatywny projekt, zastępując kadm żelazem. Ze względu na wysoki (w porównaniu z akumulatorami suchymi lub kwasowo-ołowiowymi) koszt, praktyczne zastosowanie akumulatorów niklowo-kadmowych i niklowo-żelaznych jest ograniczone.

Po wynalezieniu w 1932 Schlecht oraz Ackermanna W sprężonej anodzie wprowadzono wiele ulepszeń, co skutkuje wyższym prądem obciążenia i zwiększoną trwałością. Dobrze znana szczelna bateria niklowo-kadmowa stała się dziś dostępna dopiero po wynalazku Newman (Neumann) całkowicie uszczelniony element w 1947 roku.

Zasada działania

Zasada działania akumulatorów niklowo-kadmowych opiera się na procesie odwracalnym:

2NiOOH + Cd + 2H2O 2Ni(OH)2 + Cd(OH)2E0 = 1,30 V.

Elektroda niklowa to pasta z wodorotlenku niklu zmieszana z materiałem przewodzącym i nałożona na stalową siatkę, a elektroda kadmowa to stalowa siatka z wciśniętym w nią gąbczastym kadmem. Przestrzeń między elektrodami jest wypełniona galaretowatą kompozycją na bazie mokrej zasady, która zamarza w temperaturze -27 ° C. Poszczególne ogniwa są montowane w baterie o określonej energii 20-35 W * h / kg i mają długi zasób - kilka tysięcy cykli ładowania-rozładowania.

Parametry

• Teoretyczne zużycie energii: 237 Wh/kg
• Specyficzne zużycie energii: 45-65 Wh/kg
• Gęstość energii właściwej: 50-150 W · h / dm³
• Moc właściwa: 150 ... 500 W / kg
• EMF = 1,37
• Napięcie robocze = 1,35 ... 1,0 V
• Normalny prąd ładowania = 0,1 ... 1 C, gdzie C to pojemność
• Żywotność: około 100-900 cykli ładowania/rozładowania.
• Samorozładowanie: 10% miesięcznie
• Temperatura pracy: -50 ... + 40 ° C

Obecnie stosowanie akumulatorów niklowo-kadmowych jest bardzo ograniczone ze względów środowiskowych, dlatego stosuje się je tylko tam, gdzie zastosowanie innych systemów jest niemożliwe, czyli w urządzeniach charakteryzujących się dużymi prądami rozładowania i ładowania. Akumulator typowego modelu latającego można naładować w pół godziny, a rozładować w pięć minut. Dzięki bardzo niskiej rezystancji wewnętrznej akumulator nie nagrzewa się nawet przy ładowaniu dużym prądem. Dopiero gdy akumulator jest w pełni naładowany, zaczyna się zauważalne nagrzewanie, które jest wykorzystywane przez większość ładowarek jako sygnał, że ładowanie zostało zakończone. Konstrukcyjnie wszystkie akumulatory niklowo-kadmowe są wyposażone w trwałą szczelną obudowę, która wytrzymuje wewnętrzne ciśnienie gazów w trudnych warunkach pracy.

Cykl rozładowania rozpoczyna się przy 1,35 V i kończy przy 1,0 V (odpowiednio 100% pojemności i 1% pozostałej pojemności)

Elektrody akumulatorów niklowo-kadmowych wykonywane są zarówno przez tłoczenie z arkusza, jak i prasowanie z proszku. Elektrody prasowane są bardziej zaawansowane technologicznie, tańsze w produkcji i mają większą pojemność roboczą, dlatego wszystkie akumulatory do użytku domowego mają elektrody prasowane. Jednak systemy tłoczone są podatne na tzw. „efekt pamięci”. Efekt pamięci występuje, gdy akumulator jest ładowany, zanim się wyczerpie. W układzie elektrochemicznym baterii pojawia się „dodatkowa” podwójna warstwa elektryczna, której napięcie spada o 0,1 V. Typowy sterownik urządzenia korzystającego z baterii interpretuje ten spadek napięcia jako całkowite rozładowanie baterii i informuje, że bateria jest rozładowana. "zły". Nie ma realnej redukcji zużycia energii, a dobry kontroler może zapewnić pełne wykorzystanie pojemności akumulatora. Jednak w typowym przypadku sterownik podpowiada użytkownikowi wykonanie coraz większej liczby cykli ładowania. A to prowadzi do tego, że użytkownik własnymi rękami, z najlepszymi intencjami, „zabija” baterię. Oznacza to, że możemy powiedzieć, że bateria zawodzi nie tyle z powodu „efektu pamięci” wciśniętych elektrod, ale z „efektu nieprzytomności” niedrogich kontrolerów.

Domowy akumulator niklowo-kadmowy, który jest rozładowywany i ładowany słabymi prądami (na przykład w pilocie do telewizora) szybko traci swoją pojemność, a użytkownik uważa go za niesprawny. Podobnie akumulator, który był ładowany przez długi czas (na przykład w systemie zasilania awaryjnego) straci pojemność, chociaż jego napięcie będzie prawidłowe. Oznacza to, że w trybie buforowania nie można używać baterii niklowo-kadmowych. Jednak jeden cykl głębokiego rozładowania i kolejne ładowanie w pełni przywróci pojemność akumulatora.

Podczas przechowywania akumulatory NiCd również tracą pojemność, chociaż zachowują napięcie wyjściowe. Aby uniknąć nieprawidłowego sortowania przy wyjmowaniu akumulatorów z magazynu, zaleca się przechowywanie ich w stanie rozładowanym – wtedy po pierwszym naładowaniu akumulatory będą w pełni gotowe do użycia. Aby całkowicie rozładować akumulator i wyrównać napięcia na każdym rozładowanym ogniwie, można podłączyć łańcuch dwóch diod krzemowych i rezystor dla każdego ogniwa, ograniczając w ten sposób napięcie na poziomie 1-1,1 V na ogniwo. W tym przypadku spadek napięcia na każdej diodzie krzemowej wynosi 0,5–0,7 V, dlatego konieczne jest ręczne dobranie diod do łańcucha za pomocą np. multimetru. Po długotrwałym przechowywaniu akumulatora konieczne jest przeprowadzenie od dwóch do trzech cykli ładowania/rozładowania prądem liczbowo równym pojemności nominalnej (1C), aby wszedł on w tryb pracy i pracował z pełną wydajnością.

Obszary zastosowania

Niewielkich rozmiarów baterie niklowo-kadmowe są stosowane w różnych urządzeniach jako zamiennik standardowego ogniwa galwanicznego, zwłaszcza jeśli sprzęt pobiera dużo prądu. Ponieważ rezystancja wewnętrzna akumulatora niklowo-kadmowego jest o jeden do dwóch rzędów wielkości mniejsza niż w przypadku konwencjonalnych akumulatorów manganowo-cynkowych i manganowo-powietrznych, moc jest dostarczana bardziej stabilnie i bez przegrzewania.

Akumulatory niklowo-kadmowe stosowane są w samochodach elektrycznych (jako pojazdy trakcyjne), tramwajach i trolejbusach (do zasilania obwodów sterowniczych), statkach rzecznych i morskich. Są szeroko stosowane w lotnictwie jako akumulatory pokładowe do samolotów i helikopterów. Wykorzystywane są jako zasilacze do samodzielnych wkrętarek/wkrętarek i wiertarek, jednak istnieje tendencja do zastępowania ich bateriami wysokoprądowymi różnych systemów litowych.

Pomimo rozwoju innych systemów elektrochemicznych i rosnących wymagań środowiskowych, baterie niklowo-kadmowe pozostają głównym wyborem dla wysoce niezawodnych urządzeń zużywających dużą moc, takich jak światła nurkowe.

Długi okres trwałości, stosunkowo niewymagający stałej pielęgnacji i monitorowania, zdolność do stabilnej pracy w mrozie do -40 ° C oraz brak możliwości zapłonu podczas rozprężania w porównaniu z litem, niski ciężar właściwy w porównaniu z ołowiem i taniość w w porównaniu ze srebrem-cynkiem, mniejsza rezystancja wewnętrzna, większa niezawodność i mrozoodporność w porównaniu z NiMH decydują o powszechnym stosowaniu baterii niklowo-kadmowych w sprzęcie wojskowym, lotnictwie i przenośnej łączności radiowej.

Baterie niklowo-kadmowe z dyskiem

Baterie niklowo-kadmowe są również dostępne w hermetycznie zamkniętej konstrukcji „guzikowej”, podobnie jak baterie do zegarków. Elektrody w takiej baterii to dwie sprasowane cienkie tabletki masy aktywnej, złożone w woreczek z przekładką i płaską sprężyną i zwinięte w niklowaną stalową obudowę o średnicy monety. Służą do zasilania różnych odbiorników, głównie o małej mocy (prąd C/10C/5). Dozwolone są tylko małe prądy ładowania, nie większe niż C/10, ponieważ rekombinacja wydzielonych gazów musi mieć czas w obudowie. Dzięki zamkniętej konstrukcji pozwalają na długotrwałe ładowanie z ciągłą rekombinacją i uwalnianiem nadmiaru energii w postaci ciepła. Napięcie takiego akumulatora jest niższe niż nieszczelnego i niewiele się zmienia podczas procesu rozładowania ze względu na nadmiar aktywnej masy katody, która powstaje w celu przyspieszenia rekombinacji tlenu.

Akumulatory dyskowe (z reguły w bateriach po 3 szt. we wspólnej powłoce, o standardowym rozmiarze zbliżonym do sowieckiego D-0.06) były szeroko stosowane w komputerach osobistych produkowanych w latach 1980-90, w szczególności -286/386 i wczesnych 486, do zasilania ustawień pamięci nieulotnej (CMOS NVRAM) i zegara czasu rzeczywistego po odłączeniu zasilania. Żywotność baterii w tym trybie wynosiła kilka lat, po czym bateria, w większości przypadków wlutowana w płytę główną, musiała zostać wymieniona. Wraz z rozwojem technologii CMOS i spadkiem poboru mocy baterie NVRAM i RTC zostały zastąpione jednorazowymi ogniwami litowymi o pojemności około 200 mAh (CR2032 itp.), montowanymi w gniazdach zatrzaskowych i łatwo wymienialnymi przez użytkownika, z podobnym okresem ciągłej pracy.

W ZSRR akumulatory tarczowe były praktycznie jedynymi akumulatorami dostępnymi na rynku (z wyjątkiem samochodów, a później NiCd 450 mAh). Oprócz poszczególnych elementów zaproponowano 9-woltową baterię siedmiu baterii D-0,1 ze złączem podobnym do „Krone”, która jednak nie znajdowała się w komorze zasilającej wszystkich odbiorników radiowych, do których była przeznaczona. Dostarczono tylko najprostsze ładowarki C/10, ładując akumulator lub akumulator w około 14 godzin (czas był kontrolowany przez użytkownika).

Producenci

Baterie NiCd są produkowane przez wiele firm, w tym tak duże międzynarodowe koncerny jak GP Batteries, Samsung (pod marką Pleomax), VARTA, GAZ, Konnoc, Metabo, EMM, Advanced Battery Factory, Panasonic/Matsushita Electric Industrial, Ansmann itp. rodzimych producentów można wymienić NIAI (utworzony na bazie Centralnego Laboratorium Baterii, 1946), Kosmos, ZAO Zakład Doświadczalny NIIKHIT, ZAO NIIKHIT-2.

Bezpieczna utylizacja

Wytapianie produktów recyklingu akumulatorów NiCd odbywa się w piecach w wysokich temperaturach, kadm w tych warunkach staje się wyjątkowo lotny, a jeśli piec nie jest wyposażony w specjalny filtr wychwytujący, do środowiska uwalniane są toksyczne substancje (np. opary kadmu), zatruwanie okolicznych obszarów. W konsekwencji sprzęt do utylizacji jest droższy niż utylizacja akumulatorów kwasowo-ołowiowych.

Zobacz też

Napisz recenzję do artykułu „Bateria niklowo-kadmowa”

Literatura

• Akumulatory DA Chrustalewa. M: Szmaragd, 2003.
• Fedotov G.A. Urządzenia elektryczne i elektroniczne do fotografii. L.: Energoatomizdat, 1984.
• ... Źródła prądu są chemiczne. Warunki i definicje.
• .

Notatki (edytuj)

Fragment baterii niklowo-kadmowej

Wśród niezliczonych podziałów, jakie można dokonać w zjawiskach życia, można je wszystkie podzielić na te, w których dominuje treść, inne, w których dominuje forma. Te, w przeciwieństwie do życia na wsi, zemstvo, prowincjonalne, a nawet moskiewskie, obejmują życie Petersburga, zwłaszcza salon. To życie się nie zmienia.
Od 1805 r. pogodziliśmy się i pokłóciliśmy z Bonapartem, tworzyliśmy konstytucje i pocięliśmy je, a salon Anny Pawłownej i salon Heleny były dokładnie takie same jak siedem lat temu, drugi pięć lat temu. W ten sam sposób Anna Pawłowna ze zdumieniem mówiła o sukcesach Bonapartego i widziała, zarówno w jego sukcesach, jak iw pobłażaniu europejskich władców, złośliwy spisek, którego jedynym celem było nieprzyjemność i niepokój środowiska dworskiego, którego Anna Pawłowna był przedstawicielem. Tak samo Helena, którą sam Rumiancew zaszczycił swoją wizytą i uważał za kobietę wybitnie inteligentną, tak jak w 1808 i 1812 roku z entuzjazmem wypowiadali się o wielkim narodzie i wielkim człowieku iz żalem patrzyli na zerwanie z Francją, który w opinii ludzi zgromadzonych w salonie Heleny powinien zakończyć się w spokoju.
Ostatnio, po przybyciu suwerena z wojska, w tych przeciwległych kręgach salonów powstało pewne podniecenie i doszło do demonstracji przeciwko sobie, ale kierunek kręgów pozostał ten sam. Do kręgu Anny Pawłownej przyjmowano tylko zatwardziałych legitymistów z Francji i tu wyrażono patriotyczną ideę, że nie trzeba chodzić do francuskiego teatru i że utrzymanie trupy jest warte tyle, co utrzymanie całego korpusu. Chętnie obserwowano wydarzenia wojenne, krążyły pogłoski najkorzystniejsze dla naszej armii. W kręgu Heleny Rumiancewa, Francuzi, obalono pogłoski o okrucieństwie wroga i wojnie, dyskutowano o wszystkich próbach pojednania Napoleona. W tym kręgu wyrzucali tym, którzy doradzali zbyt pochopne rozkazy przygotowania się do wyjazdu do Kazania na dwór i kobiece instytucje edukacyjne pod patronatem matki cesarzowej. W ogóle cała sprawa wojny została przedstawiona w salonie Heleny jako puste demonstracje, które już niebawem zakończą się pokojem, a opinia Bilibina, który był teraz w St. St., wymyśli, rozstrzygną sprawę. W tym kręgu, jak na ironię i bardzo sprytnie, choć bardzo ostrożnie, wyśmiewali entuzjazm Moskwy, o którym wieść dotarła wraz z suwerenem do Petersburga.
W kręgu Anny Pawłownej wręcz przeciwnie, podziwiali te rozkosze i rozmawiali o nich, jak mówi Plutarch o starożytnych. Książę Wasilij, który zajmował te same ważne stanowiska, utworzył łącznik między dwoma kręgami. Udał się do ma bonne amie [swojej zacnej przyjaciółki] Anny Pawłownej i poszedł dans le salon diplomatique de ma fille [do salonu dyplomatycznego swojej córki] i często, podczas nieustannej podróży z jednego obozu do drugiego, mylił się i rozmawiał z Anną Pawłowną że musiałem porozmawiać z Helene i na odwrót.
Wkrótce po przybyciu władcy książę Wasilij wdał się w rozmowę z Anną Pawłowną na temat spraw wojennych, surowo potępiając Barclay de Tolly i niezdecydowany, kogo mianować naczelnym wodzem. Jeden z gości, znany jako un homme de beaucoup de merite [człowiek wielkiej godności], opowiedział o tym, co widział dzisiaj Kutuzow, wybrany przez szefa petersburskiej milicji, siedzący w skarbcu na przyjęcie wojowników, pozwolił sobie na ostrożnie wyrażaj założenie, że Kutuzow byłby osobą, która spełniłaby wszystkie wymagania.
Anna Pawłowna uśmiechnęła się smutno i zauważyła, że ​​Kutuzow oprócz kłopotów nie dał cesarzowi nic.
- Mówiłem i przemawiałem w Zgromadzeniu Szlachty - przerwał książę Wasilij - ale mnie nie słuchali. Powiedziałem, że suwerenowi nie spodobałby się jego wybór na dowódcę milicji. Nie słuchali mnie.
- To wszystko jest jakaś mania sprzeciwu - kontynuował. - A przed kim? A wszystko dlatego, że chcemy udawać głupie moskiewskie rozkosze – powiedział książę Wasilij, przez chwilę zdezorientowany i zapominając, że Helen musiała śmiać się z moskiewskich rozkoszy, a Anna Pawłowna podziwiać je. Ale natychmiast wyzdrowiał. — Cóż, hrabia Kutuzow, najstarszy generał w Rosji, siedzi w izbie et il en restera pour sa peine! [jego kłopoty pójdą na marne!] Czy można mianować naczelnym wodzem człowieka, który nie może siedzieć na koniu, zasypia w radzie, człowieka o najgorszych obyczajach! Dobrze sprawdził się w Bukareszta! Nie mówię nawet o jego cechach jako generała, ale czy można w takim momencie wyznaczyć osobę zgrzybiałą i niewidomą, po prostu niewidomą? Niewidomy generał będzie dobry! Nic nie widzi. Zagraj w buff ślepca ... nic nie widzi!
Nikt się temu nie sprzeciwił.
24 lipca było to zupełną prawdą. Ale 29 lipca Kutuzowowi nadano godność książęcą. Książęca godność mogła też oznaczać, że chcieli się go pozbyć, dlatego wyrok księcia Wasilija nadal był sprawiedliwy, chociaż teraz nie spieszył się z wyrażeniem tego. Ale 8 sierpnia zebrał się komitet generała feldmarszałka Saltykowa, Arakcheeva, Vyazmitinova, Lopukhina i Kochubeia, aby omówić sprawy wojny. Komitet uznał, że niepowodzenia wynikały z różnic w dowództwie i pomimo faktu, że ludzie tworzący komisję znali niechęć suwerena do Kutuzowa, komisja po krótkim posiedzeniu zaproponowała mianowanie Kutuzowa naczelnym wodzem. . I tego samego dnia Kutuzow został mianowany pełnomocnym dowódcą naczelnym armii i całego regionu okupowanego przez wojska.
9 sierpnia książę Wasilij spotkał się ponownie u Anny Pawłownej z „homme de beaucoup de merite [człowiekiem wielkiej godności]. L” homme de beaucoup de merite zabiegał o Annę Pawłowną z okazji pragnienia mianowania cesarzowej Marii Fiodorowny jako cesarzowej. powiernik instytucji edukacyjnej dla kobiet. Książę Wasilij wszedł do pokoju z miną szczęśliwego zwycięzcy, człowieka, który osiągnął cel swoich pragnień.
- Eh bien, vous savez la grande nouvelle? Le książę Koutouzoff est marechal. [Cóż, znasz wspaniałe wieści? Kutuzow – feldmarszałek.] Wszystkie nieporozumienia się skończyły. Tak się cieszę, tak się cieszę! - powiedział książę Wasilij. - Enfin voila un homme, [Wreszcie, to jest mężczyzna.] - powiedział znacząco i surowo patrząc na wszystkich w salonie. L „homme de beaucoup de merite, pomimo chęci zdobycia miejsca, nie mógł się oprzeć przypomnienia księciu Wasilijowi o jego poprzednim osądzie. Przyjął wiadomość; ale nie mógł się oprzeć.)
- Mais on dit qu "il est aveugle, mon prince? [Ale mówią, że jest ślepy?] - powiedział, przypominając księciu Wasylowi własne słowa.
- Allez donc, il y voit assez, [Ech, bzdury, widzi dość, uwierz mi.] - powiedział basowym książę Wasilij, szybkim głosem z kaszlnięciem, tym głosem i kaszlem, którym rozwiązywał wszystkie trudności. — Allez, il y voit assez — powtórzył. — Cieszę się — kontynuował — że suweren dał mu całkowitą władzę nad wszystkimi armiami, nad całym regionem — władzę, jakiej nigdy nie miał żaden naczelny dowódca. To kolejny autokrata - zakończył z zwycięskim uśmiechem.
„Nie daj Boże, broń Boże”, powiedziała Anna Pawłowna. L "homme de beaucoup de merite, wciąż nowicjusz w towarzystwie dworskim, chcąc schlebiać Annie Pawłownej, osłaniając jej poprzednią opinię przed tym wyrokiem", powiedział.
- Mówią, że suweren niechętnie przekazał tę władzę Kutuzowowi. On 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? Urn „etait pas de la partie, [Może serce nie w pełni uczestniczyło]” – powiedziała Anna Pawłowna.
„O nie, nie” – żarliwie wstawił się książę Wasilij. Teraz nie mógł już nikomu przyznać Kutuzowa. Według księcia Wasilija nie tylko sam Kutuzow był dobry, ale wszyscy go uwielbiali. „Nie, nie może tak być, ponieważ władca wiedział, jak go cenić wcześniej” – powiedział.
„Niech Bóg da tylko, że książę Kutuzow”, powiedziała Anpa Pawłowna, „przejmie prawdziwą władzę i nie pozwoli nikomu włożyć szprychy w jego koła - des batons dans les roues.
Książę Wasilij natychmiast zrozumiał, kto to był dla każdego. Powiedział szeptem:
- Wiem na pewno, że Kutuzow jako warunek nieodzowny orzekł, że następca następcy tronu nie był w wojsku: Vous savez ce qu "il a dit a l" Empereur? [Czy wiesz, co powiedział władcy?] - A książę Wasilij powtórzył słowa, które Kutuzow powiedział do władcy: „Nie mogę go ukarać, jeśli zrobi źle, i nagrodzić go, jeśli zrobi dobrze”. O! to najmądrzejszy człowiek, książę Kutuzow, et quel caractere. Oh je le connais de longue date. [i jaki charakter. Och, znam go od dawna.]
„Mówią nawet”, powiedziałem, „homme de beaucoup de merite, który nie miał jeszcze taktu dworskiego”, że pan postawił warunek konieczny, by sam władca nie przyszedł do wojska.
Gdy tylko to powiedział, w jednej chwili książę Wasilij i Anna Pawłowna odwrócili się od niego i ze smutkiem, z westchnieniem swojej naiwności, spojrzeli na siebie.

Podczas gdy działo się to w Petersburgu, Francuzi minęli już Smoleńsk i zbliżali się coraz bardziej do Moskwy. Historyk Napoleona Thiers, podobnie jak inni historycy Napoleona, próbuje usprawiedliwić swojego bohatera, że ​​Napoleona mimowolnie ciągnęły do ​​murów Moskwy. Ma rację, podobnie jak wszyscy historycy, którzy w woli jednej osoby szukają wyjaśnienia wydarzeń historycznych; ma rację, podobnie jak rosyjscy historycy, którzy twierdzą, że Napoleona przyciągnęła do Moskwy sztuka rosyjskich generałów. Tutaj, oprócz prawa retrospektywy (recurrence), które reprezentuje wszystko, co zaszło jako przygotowanie do faktu dokonanego, istnieje również wzajemność, która zagmatwa całą sprawę. Dobry gracz, który przegrał w szachach jest szczerze przekonany, że jego przegrana była spowodowana jego błędem i szuka tego błędu na początku swojej partii, ale zapomina, że ​​na każdym kroku, przez całą partię, było to samo. błędy, że żaden jego ruch nie był doskonały. Błąd, na który zwraca uwagę, jest dla niego zauważalny tylko dlatego, że wykorzystał go wróg. O ile bardziej skomplikowana jest gra wojenna, tocząca się w określonych warunkach czasu, w której nie kieruje się martwymi maszynami, ale gdzie wszystko wynika z niezliczonych zderzeń różnych arbitralności?

Na obecnym etapie istnieje wiele akumulatorów, które mają różny skład chemiczny, a ze względu na obecność w nich pewnych pierwiastków mają własne charakterystyczne cechy i zalety w eksploatacji. Akumulatory niklowo-kadmowe istnieją od dawna. Ale nadal są popularne i potrzebne w różnych sferach ludzkiej działalności.

Z historii stworzenia

Pierwsze alkaliczne baterie Ni-Cd pojawiły się pod koniec XX wieku. Zostały wynalezione przez szwedzkiego naukowca Waldmara Jungnera, wykorzystując nikiel jako ładunek dodatni, a kadm jako ładunek ujemny. Pomimo oczywistych korzyści płynących z tego wynalazku, masowa produkcja takich akumulatorów była w tamtych czasach bardzo kosztowna i energochłonna. Dlatego został przełożony na prawie 50 lat.

Lata 30. ubiegłego wieku są niezwykłe, ponieważ to właśnie wtedy powstała technika wprowadzania chemicznie aktywnych materiałów płytowych na porowatą elektrodę pokrytą niklem. Masowa produkcja akumulatorów Ni-Cd rozpoczęła się po latach 50-tych.

Najważniejsze cechy i korzyści

Baterie niklowo-kadmowe mają zazwyczaj kształt cylindryczny. Dlatego w zwykłych ludziach często nazywa się je „bankami”. Są też płaskie baterie Ni – np. do zegarków. Wszystkie ogniwa ładujące tego typu mają stosunkowo małą pojemność w porównaniu z (Ni-MH), które pojawiły się znacznie później w celu ulepszenia akumulatorów Ni-Cd.

Jednak mniejsze pojemności nie są wadą, która może być powodem całkowitego wycofania starego dobrego akumulatora kadmowego. Jedną z jego niewątpliwych zalet jest to, że podczas pracy nagrzewa się nie tak szybko jak MH. To znacznie zmniejsza ryzyko przegrzania i przedwczesnej awarii.

Wolniejszy proces nagrzewania Ni-Cd wynika z faktu, że zachodzące w nich reakcje chemiczne są endotermiczne. Innymi słowy, ciepło uwalniane podczas reakcji jest pochłaniane do wewnątrz. Jeśli chodzi o MH, różnią się one od kadmu reakcjami egzotermicznymi z wydzieleniem dużej ilości ciepła. Pod tym względem MH nagrzewa się znacznie szybciej i może się „wypalić”, jeśli nie przestaniesz ich używać na czas.

Akumulatory Ni-Cd mają gęstą metalową obudowę, która charakteryzuje się zwiększoną wytrzymałością i dobrą szczelnością. Są w stanie wytrzymać wszelkie reakcje chemiczne wewnątrz i wytrzymać wysokie ciśnienie gazu nawet w najgorszych warunkach. Do spadku temperatury do -40 ° C. Akumulatory niklowo-kadmowe nie są narażone na samozapłon, w przeciwieństwie do współczesnych.

Wśród nich znajdują się mocne i niezawodne przemysłowe akumulatory Ni, które mogą pracować w pełni przez 20-25 lat. I pomimo tego, że akumulatory te już dawno zostały zastąpione akumulatorami MH i litowymi o większej pojemności, akumulatory niklowo-kadmowe są aktywnie wykorzystywane do dnia dzisiejszego.

Jeśli mówimy o kategorii cenowej, koszt Ni-Cd jest znacznie niższy niż innych akumulatorów. To także jedna z ich głównych zalet.

Szereg zastosowań

Małe akumulatory Ni-Cd są szeroko stosowane do zasilania różnych urządzeń i sprzętu gospodarstwa domowego, głównie w przypadkach, gdy dane urządzenie pobiera duże ilości prądu. Standardowe „banki” nadal zapewniają pracę wiertarek elektrycznych i wkrętarek. Duże elementy są niezbędne w transporcie publicznym. Na przykład w trolejbusach lub tramwajach w celu zasilania ich obwodów sterowania, w żegludze, a zwłaszcza w lotnictwie jako pokładowe wtórne źródła zasilania.

Cechy działania

Ponieważ akumulatory niklowo-kadmowe są zauważalne dopiero po pełnym naładowaniu, większość urządzeń „rozumie” to jako sygnał do zaprzestania ładowania. Aby działały dłużej, zaleca się ich szybkie ładowanie i używanie do całkowitego rozładowania: w przeciwieństwie do MH, akumulatory niklowo-kadmowe nie boją się głębokiego rozładowania.

Ten typ akumulatorów jest jedynym z akumulatorów, które są zalecane do całkowitego rozładowania, podczas gdy MH powinny być w pełni naładowane i okresowo należy sprawdzać napięcie wyjściowe. Taka różnica, przy znacznej różnicy w działaniu, jest z pewnością kolejnym oczywistym argumentem na korzyść Ni-Cd.

Przy dłuższym przechowywaniu bez używania w stanie rozładowanym nic złego nie stanie się akumulatorom. Aby jednak doprowadzić je do stanu roboczego, konieczne jest wykonanie pełnego cyklu „ładowanie-rozładowanie” dwa lub trzy razy. Lepiej zrobić to na krótko przed użyciem, jest to możliwe przez jeden dzień, a wtedy akumulatory niklowo-kadmowe będą działały z optymalną wydajnością prądową.

Każdy używany w życiu codziennym Ni-Cd, przy małym prądzie i okresowym niecałkowitym rozładowaniu, może znacznie stracić pojemność, co sprawia wrażenie całkowitej awarii akumulatora. Jeśli Ni-Cd był ładowany przez długi czas, np. w urządzeniu o stałym zasilaniu, również straci pewien wskaźnik pojemności, chociaż jego poziom napięcia będzie prawidłowy.

Oznacza to, że nie warto używać Ni-Cd w trybie ciągłego uzupełniania i „niedoładowania”, a jeśli nadal tak się dzieje z akumulatorem, wystarczy jeden cykl głębokiego rozładowania, a następnie pełne naładowanie, aby pojemność zostać przywrócone.

Efekt ten nazywany jest „efektem pamięci” i występuje, gdy niecałkowicie rozładowany akumulator został naładowany przed całkowitym rozładowaniem. Faktem jest, że do produkcji akumulatorów niklowo-kadmowych stosuje się tzw. elektrody prasowane. Jest to bardzo wygodne, ponieważ „prasowanie” jest zaawansowane technologicznie i tańsze. Ale to właśnie jej skład chemiczny jest podatny na „efekt pamięci” – innymi słowy na pojawienie się w składzie elektrochemicznym baterii „dodatkowej” podwójnej warstwy elektrycznej w postaci dużych kryształów, co powoduje spadek w napięciu.

Dlatego ogniwa Ni-Cd tak bardzo „kochają” pełne i głębokie rozładowanie, po czym po „wyczyszczeniu pamięci” mogą w pełni pracować przez długi czas.

Odzyskiwanie baterii niklowo-kadmowych

Odzyskiwanie wody

Możesz spróbować przywrócić wydajność akumulatorów Ni-Cd, używając najpopularniejszego elektrolitu w postaci wody destylowanej.

Aby to zrobić, będziesz potrzebować kilku prostych narzędzi i urządzeń:

• kwas lutowniczy ;
• strzykawka jednorazowa ;
  lutownica;
• trochę wody destylowanej .

Zazwyczaj akumulator w wiertarce lub śrubokręcie wygląda jak wiązka kilku metalowych „puszki” owiniętych grubym papierem. Aby zrozumieć, który „bank” w wiązce jest najsłabszy, należy najpierw zmierzyć napięcie na biegunach każdego elementu. Jak sprawdzić napięcie? Bardzo proste, za pomocą multimetru lub testera. Najczęściej wskaźnik napięcia dla najsłabszych „puszek” jest bliski lub równy zeru.

Aby rozpocząć proces odzyskiwania, musisz wywiercić mały otwór w baterii, najpierw uwalniając ją z papieru lub etykiety. Można to zrobić za pomocą śrubokręta, używając ostrej śruby samogwintującej nr 16. Ważne jest, aby uważać, aby nie uszkodzić wnętrza baterii, a jedynie przewiercić zewnętrzną powłokę.

W tym przypadku warto zwrócić uwagę na kolejną niewątpliwą zaletę: w takich akumulatorach, ze względu na ich konstrukcję, zwiększoną szczelność i specyfikę zachodzących reakcji chemicznych, samozapłon nie występuje. Dlatego też amatorskie metody przywracania do życia ogniw niklowo-kadmowych są bezpieczne, w przeciwieństwie do przeprowadzania tego rodzaju manipulacji nowoczesnymi bateriami litowymi, które są podatne na eksplozje i pęcznienie.

Jednorazową strzykawkę napełnia się 1 ml wody destylowanej i stopniowo napełnia się nią baterię. W takim przypadku ważne jest, aby się nie spieszyć, upewnić się, że woda stopniowo wnika do akumulatora. Woda destylowana jest potrzebna do powrotu i wytworzenia wymaganej gęstości elektrolitu wewnątrz akumulatora. Po wlaniu wody otwór zamyka się kwasem lutowniczym, który pobiera się na zapałkę i uszczelnia dobrze rozgrzaną lutownicą.

Niektórzy rzemieślnicy twierdzą, że jeśli zamiast wody destylowanej wlejesz do baterii elektrolit z latarek górniczych, bateria będzie działać znacznie lepiej i dłużej.

Podsumowując, musisz ponownie zmierzyć napięcie za pomocą multimetru i naładować akumulator. Oczywiście lutowana bateria nie wytrzyma długo, ale może pomóc kupić trochę czasu przed zakupem nowej.

Odzyskiwanie zapapping

W przypadku akumulatorów niklowo-kadmowych istnieje sprawdzona, ale ryzykowna metoda odzyskiwania zwana zapzapping. Jego istota polega na tym, że akumulatory narażone są na krótkie wyładowania o bardzo dużych prądach, kilkadziesiąt razy wyższych niż norma. Każdy element jest dosłownie „spalany” przez krótkosekundowe impulsy prądowe o natężeniu 10, 20 amperów i więcej.

Zapping wymaga od entuzjastów elektroniki dobrego przeszkolenia oraz środków bezpieczeństwa w postaci okularów i najlepiej odzieży roboczej. Mówi się, że przywraca elementy, które nie były używane przez 20 lat lub dłużej. Należy pamiętać, że zapapping dotyczy tylko baterii niklowo-kadmowych. Nie zaleca się odnawiania akumulatorów Ni-MH w ten sposób.

Cykl rozładowania-ładowania

W celu wyeliminowania „efektu pamięci” , potrzebować rozładuj akumulator do napięcia 0,8-1 V, a następnie ponownie naładuj go do pełna ... Jeśli bateria nie regenerowała się przez dłuższy czas, można wykonać kilka takich cykli, a aby zminimalizować „efekt pamięci”, wskazane jest trenowanie baterii w ten sposób raz w miesiącu.

Jeśli chodzi o popularną „szkolną” metodę, polegającą na zamrażaniu akumulatorów NiCd lub NiMH w zamrażarce – pomimo tego, że skuteczność tej metody jest mocno wątpliwa, w sieci można znaleźć wiele informacji o „odzyskiwaniu” akumulatorów poprzez umieszczenie je w lodówce. W rzeczywistości lepiej jest zastosować metodę odzyskiwania pierwiastków wodą destylowaną – przynajmniej w tym przypadku szanse na ich reanimację będą znacznie większe.

Tak więc akumulatory niklowo-kadmowe nie ustępują nowoczesnym akumulatorom pod wieloma zaletami ich właściwości technicznych. Nadal są niezawodne, trwałe, niedrogie i tak bezpieczne w użyciu, jak to tylko możliwe.

Akumulatory niklowo-kadmowe (Ni-Cd) są obecnie nadal szeroko stosowane w gospodarce narodowej. Swoją konstrukcją należą do grupy baterii alkalicznych. Baterie te cieszą się dużym zainteresowaniem, mimo że ich produkcja i zastosowanie są ograniczone ze względów środowiskowych (kadm jest substancją trującą). Ale nie można ich całkowicie porzucić, ponieważ te akumulatory są używane w urządzeniach, w których inne baterie nie mogą działać. W szczególności jest to praca z prądami rozładowania i ładowania o dużych wartościach. Są to dość łatwe w utrzymaniu urządzenia o długiej żywotności. Dlatego zasługują na rozpatrzenie w osobnym artykule.

Pierwsza bateria niklowo-kadmowa została stworzona przez Waldmara Jungnera w 1899 roku. Ale wtedy produkcja tych baterii alkalicznych była znacznie droższa niż innych rodzajów baterii. Aby ten wynalazek został na chwilę zapomniany. W 1932 r. opracowano metodę osadzania aktywnego materiału na porowatej elektrodzie niklowej. To przybliżyło wprowadzenie na rynek przemysłowych akumulatorów Ni-Cd.

W 1947 r. przeprowadzono szereg prac, podczas których gazy uwolnione podczas ładowania zostały zrekombinowane bez ich usuwania. W rezultacie narodziły się zamknięte akumulatory Ni-Cd, które są nadal używane. Wśród producentów akumulatorów niklowo-kadmowych można wymienić tak duże firmy jak GP Batteries, Samsung, Warta, GAZ, Konnoc, Advanced Battery Factory, Panasonic, Metabo, Ansmann i inne.

Akumulatory niklowo-kadmowe, pomimo ich powszechnego stosowania w gospodarce narodowej w ciągu ostatnich dziesięcioleci, stopniowo zawężają zakres ich zastosowania. Są one stopniowo wypierane przez akumulatory niklowo-metalowo-wodorkowe i litowe.

W szczególności baterie Ni-Cd ustępują miejsca technologii przenośnej. Powodem tego jest niebezpieczeństwo kadmu dla ludzi i środowiska. Utylizacja tych baterii wymaga specjalnego sprzętu do odzyskiwania kadmu. bo samochód jest łatwiejszy, szybszy i lepiej rozwinięty. Jednak wciąż istnieje wiele obszarów, w których akumulatory niklowo-kadmowe są niezastąpione.

Zastosowania akumulatorów niklowo-kadmowych (Ni-Cd)

Akumulatory niklowo-kadmowe o niewielkich gabarytach stosowane są w urządzeniach technicznych, które do pracy wymagają dużych prądów. W tych warunkach akumulatory Ni-Cd zapewniają stabilną moc i nie przegrzewają się, w przeciwieństwie do innych typów akumulatorów. Baterie niklowo-kadmowe są szeroko stosowane w trolejbusach, tramwajach, jako baterie trakcyjne w samochodach elektrycznych, istnieją przemysłowe baterie Ni-Cd. Ponadto znalazły szerokie zastosowanie w transporcie morskim i rzecznym.

Akumulatory Ni-Cd można znaleźć w helikopterach i samolotach jako akumulatory pokładowe, w przenośnych narzędziach (śrubokręt, wiertarka udarowa itp.). Jednak baterie litowe są coraz częściej stosowane w narzędziach. Akumulatorów niklowo-kadmowych nie można jeszcze wymienić w tych przenośnych urządzeniach o wysokim zużyciu energii. Chociaż w niektórych urządzeniach są z powodzeniem zastępowane, które nie zawierają szkodliwego kadmu.

Baterie dyskowe Ni-Cd są szeroko stosowane. Ten wariant był szeroko stosowany jako bateria do zasilania pamięci nieulotnej w pierwszych komputerach osobistych. Były podłączone do płyty głównej. Zostały one następnie zastąpione bateriami litowymi. Baterie dyskowe były również szeroko stosowane w aparatach, lampach błyskowych, kalkulatorach, latarkach, radiach, aparatach słuchowych itp.

Akumulatory niklowo-kadmowe mogą być przechowywane przez długi czas, są łatwe w utrzymaniu, niewrażliwe na niskie temperatury, mają niską rezystancję wewnętrzną i niski ciężar właściwy. Wszystko to do tej pory przeważa nad punktem ujemnym związanym z obecnością w nich trującego kadmu. Baterie niklowo-kadmowe nadal dominują w lotnictwie, sprzęcie wojskowym i mobilnych urządzeniach radiokomunikacyjnych. Dodatkowo możesz przeczytać materiał o redukcji Ni-Cd.

Urządzenie z baterią niklowo-kadmową (Ni-Cd)

Konstrukcja baterii Ni-Cd

Strukturalnie bateria niklowo-kadmowa jest elektrodą dodatnią i ujemną oddzieloną separatorem. Są zanurzone w alkalicznym elektrolicie i zamknięte w szczelnej metalowej obudowie. Elektroda dodatnia zawiera NiOOH (wodorotlenek niklu). Negatyw zawiera kadm (Cd) w związku. Roztwór KOH (wodorotlenek potasu) działa jak elektrolit. Jest mocną, bezwonną zasadą. Zaletą KOH jest to, że substancja nie jest ani wybuchowa, ani palna. Udział masowy KOH w elektrolicie zgodnie z GOST R 50711-94 musi wynosić co najmniej 85 procent w postaci stałej i co najmniej 45 procent w postaci płynnej.

W celu zwiększenia pola powierzchni elektrod produkowane są z cienkiej folii. Separator między elektrodami wykonany jest z włókniny, która nie wchodzi w interakcje z alkaliami. Sam elektrolit nie jest zużywany podczas reakcji.

Jedno ogniwo niklowo-kadmowe wytwarza napięcie około 1 wolta. Dlatego łączy się je w baterie o gęstości energii około 60 Wh na kilogram.

Poniższy rysunek przedstawia główne elementy baterii alkaliczno-niklowo-kadmowej serii KL.

Wyjście Bourne'a lub prądowe jest przeznaczone do pobierania prądu z akumulatora i działa jako zacisk do podłączenia akumulatorów. Przez korek napełniany jest elektrolit, a także wylot gazu powstałego podczas procesu ładowania. Połączenie elektrod wraz z nakładkami stykowymi zapewnia odbiór i doprowadzenie z elektrod do nosiciela. Listwy stykowe są przyspawane do elektrod.

Elektroda to pozioma lamela. Zawierają substancję czynną w perforowanej stalowej taśmie. Żebro zapewnia sztywność elektrody i umożliwia przepływ prądu do nakładki stykowej. Elektrody o różnej polaryzacji są oddzielone separatorem ramkowym, który nie utrudnia swobodnego obiegu elektrolitu.

Reakcje zachodzące na elektrodach akumulatora Ni-Cd

Procesy elektrody dodatniej

Główne reakcje elektrochemiczne zachodzące na elektrodzie dodatniej akumulatora niklowo-kadmowego można opisać następującymi wzorami:

Podczas ładowania

Ni(OH) 2 + OH -? NiOOH + H 2 O + e -

Podczas rozładowania

NiOOH + H 2 O + e -? Ni(OH) 2 + OH -

Wodorotlenek niklu (NiOOH) na elektrodzie dodatniej może występować w dwóch wersjach:

• a-Ni(OH)2;
• ?-Ni (OH) 2.

Formy te różnią się gęstością i nawilżeniem. Jeśli bateria jest słaba, obie te formy wodorotlenku niklu są obecne na elektrodzie dodatniej. Gdy akumulator Ni-Cd jest ładowany, forma α-Ni (OH) 2 jest przekształcana w α-NiOOH. W tym przypadku sieć krystaliczna substancji nieco się zmienia. W końcowej fazie ładowania powstaje α-NiOOH. Liczba faz? oraz? Wodorotlenek niklu będzie zależał od konkretnych warunków ładowania.

Faza? intensywnie narasta przy dużych prędkościach ładowania lub przy przeładowaniu. W wyniku powstania α-NiOOH następuje radykalna przebudowa struktury tlenkowej. Dla porównania, gęstość faz? wynosi 4,15, a fazy -3,85 g/cm3. Z tego powodu, gdy akumulator Ni-Cd jest przeładowany, zmienia się objętość masy czynnej elektrody dodatniej. Właściwości elektrochemiczne? oraz? również się różnią. Dla formy ?-NiOOH ładunek przechodzi mniej wydajnie, a obecny współczynnik wykorzystania w tym przypadku jest mniejszy niż dla formy ?. Formularz? ma również niższy potencjał rozładowania i samorozładowania o połowę mniej niż dla ?.

Ujemne procesy elektrody

Na elektrodzie ujemnej akumulatora niklowo-kadmowego zachodzą następujące reakcje:

Podczas ładowania

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

Po rozładowaniu

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

Pojemność elektrody kadmowej w akumulatorach niklowo-kadmowych przekracza pojemność elektrody dodatniej o około 20 do 70 procent. Z tego powodu uważa się, że potencjał elektrody ujemnej podczas ładowania-rozładowania pozostaje niezmieniony.

Ogólne procesy w akumulatorze Ni-Cd

W akumulatorze niklowo-kadmowym zachodzą następujące reakcje:

Podczas ładowania

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

Po rozładowaniu

2NiOOH + Cd + 2H2O? 2Ni(OH)2 + Cd(OH)2

Podczas ładowania na elektrodzie dodatniej zachodzi następująca reakcja:

2OH? ? 1/2O2 + H2O + 2e?

Oznacza to, że uwalniany jest tlen, który przez separator dociera do elektrody ujemnej i tam z jego udziałem zachodzi następująca reakcja:

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

W rezultacie dochodzi do zamkniętej reakcji tlenowej. Stabilizuje to ciśnienie w akumulatorze niklowo-kadmowym podczas przeładowania. Ciśnienie w akumulatorze w dużym stopniu zależy od szybkości, z jaką tlen jest transportowany między dodatnią i ujemną elektrodą. Podczas przeładowania może dojść do uwolnienia wodoru na ujemnej elektrodzie kadmowej:

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

Następnie utlenia się na elektrodzie dodatniej. Reakcja wygląda tak:

NiOOH + 1/2H2? Ni(OH) 2

Tworzenie się wodoru w szczelnie zamkniętej baterii jest procesem niebezpiecznym. Jeśli tempo jego wchłaniania jest niskie, może to prowadzić do jego akumulacji. A to już jest wybuchowe. Dlatego w szczelnych akumulatorach niklowo-kadmowych pojemność elektrody kadmowej jest znacznie większa niż elektrody dodatniej.

Pojemność tak szczelnie zamkniętego akumulatora jest dokładnie określona przez wartość pojemności elektrody z tlenku niklu.

Charakterystyka baterii niklowo-kadmowych (Ni-Cd)

Napięcie znamionowe zamkniętych akumulatorów niklowo-kadmowych wynosi 1,2 wolta. Ładowanie prądem 1/10 pojemności trwa 16 godzin. Pojemność akumulatora Ni-Cd mierzy się prądem rozładowania 2/10 pojemności nominalnej przy napięciu 1 wolta.

Poniższy rysunek przedstawia charakterystykę rozładowania akumulatorów niklowo-kadmowych w różnych trybach rozładowania.

Poniższe wykresy pokazują zależność zdolności rozładowania od prądu obciążenia i temperatury.

Samorozładowanie akumulatorów niklowo-kadmowych zależy głównie od niestabilności termodynamicznej elektrody tlenek niklu-wodorotlenek. Wpływ prądu upływu między elektrodami na samorozładowanie jest niewielki. Ale stopniowo zwiększa się wraz z żywotnością baterii. Generowanie ciepła w akumulatorach Ni-Cd w dużej mierze zależy od stanu naładowania. Gdy bateria osiągnie 70 procent swojej pojemności, uruchamia się proces wydzielania tlenu. W efekcie na skutek jonizacji tlenu na elektrodach ujemnych akumulator się nagrzewa. Pod koniec ładowania temperatura w akumulatorze Ni-Cd wzrasta o 10-15 stopni Celsjusza. Jeśli ładowanie odbywa się w trybie przyspieszonym, wzrost temperatury może wynosić 40-45 stopni Celsjusza.

Po odłączeniu od ładunku potencjał elektrody dodatniej (tlenkowo-niklowej) maleje i następuje stopniowe wyrównywanie ładunku warstwy głębokiej i powierzchniowej. Po pewnym czasie intensywność samorozładowania maleje. Samorozładowanie i stabilizacja pojemności resztkowej mogą się znacznie różnić dla różnych serii akumulatorów Ni-Cd. Samorozładowanie, oprócz zmniejszenia pojemności, prowadzi również do spadku napięcia o 0,03-0,05 wolta. Zjawisko to tłumaczy się stopniowym wyrównywaniem ładunku w głębi i na powierzchni elektrody. Dodatkowo działa częściowa pasywacja masy aktywnej.

Przechowywanie akumulatorów niklowo-kadmowych (a także akumulatorów kwasowo-ołowiowych) w niskich temperaturach ograniczy samorozładowanie. W temperaturze 20 stopni Celsjusza samorozładowanie jest dwukrotnie wyższe niż w temperaturze 0.

Poniższy rysunek przedstawia wykres zmiany utraty pojemności akumulatorów niklowo-kadmowych w różnych temperaturach.

Aby zrekompensować samorozładowanie podczas przechowywania akumulatora, można go ładować niskim prądem. Zazwyczaj prąd konserwujący jest 0,03-0,05 razy większy niż pojemność. Ale konkretna wartość jest negocjowana przez producenta baterii. Zdolność do wytrzymania długotrwałego ładowania jest różna w przypadku akumulatorów niklowo-kadmowych o różnych konstrukcjach. Baterie alkaliczne niklowo-kadmowe dyskowe, które mają grube elektrody lamelowe, są najmniej przystosowane do przeładowania. Ale są też takie konstrukcje, które są w stanie wytrzymać ładowanie przez kilka miesięcy bez konsekwencji.

Jeśli chodzi o charakterystykę energetyczną akumulatorów Ni-Cd, różnią się one również w zależności od rodzaju akumulatorów.

Dyskowe akumulatory niklowo-kadmowe z 2 elektrodami mają specyficzną charakterystykę energetyczną 15-18 Wh na kilogram i 35-45 Wh na litr. Ta sama wersja, ale z 4 elektrodami, ma dwukrotnie wyższą charakterystykę energetyczną. Dla cylindrycznych akumulatorów Ni-Cd wartości te wynoszą 45 Wh na kilogram i 130 Wh na litr.

Co wpływa na rozładowanie akumulatorów Ni-Cd?

Charakterystyki rozładowania poszczególnych modeli zależą od następujących cech:

• grubość, struktura, rezystancja wewnętrzna elektrod;
• gęstość montażu grup elektrod;
• charakterystyka separatora (grubość i struktura);
• objętość elektrolitu;
• specyficzne cechy konstrukcyjne baterii.

Wytrzymałe akumulatory dyskowe Ni-Cd z prasowaną elektrodą są używane w warunkach ciągłego rozładowania. W tym przypadku następuje stopniowy spadek pojemności i napięcia do 1,1 wolta. Po rozładowaniu do 1 V pojemność pozostaje około 5-10 procent nominalnej. Takie akumulatory wykazują znaczny spadek napięcia rozładowania i utratę pojemności akumulatorów Ni-Cd przy wzroście prądu rozładowania do 0,2*C. Wyjaśnia to fakt, że aktywna masa nie ma zdolności do równomiernego rozładowywania się na różnych głębokościach elektrod.

W przypadku akumulatorów pracujących w trybie rozładowania średniej intensywności elektrody są cieńsze, a ich liczba wzrasta do 4. W efekcie prąd rozładowania wzrasta do 0,6 pojemności.

Istnieją również tak zwane akumulatory o krótkim rozładowaniu. Wyposażone są w elektrody metalowo-ceramiczne o niskiej rezystancji wewnętrznej. Modele te mają najwyższą wydajność energetyczną spośród innych typów akumulatorów niklowo-kadmowych. Ich napięcie rozładowania jest utrzymywane powyżej 1,2 V, dopóki nie wyczerpią 90 procent pojemności akumulatora. Baterie te mogą być używane podczas rozładowywania dużymi prądami (3-5C).

Na uwagę zasługują również baterie cylindryczne z elektrodami rolkowymi. Te nowoczesne akumulatory mogą być rozładowywane przez długi czas prądem 7-10C. Na przedstawionych powyżej wykresach rozładowania widać, że temperatura systemu operacyjnego ma znaczący wpływ na charakterystykę akumulatorów niklowo-kadmowych. Akumulator ma największą wartość w temperaturze 20 stopni Celsjusza. Gdy temperatura rośnie, praktycznie się nie zmienia. Ale przy obniżeniu do 0 stopni pojemność spada tym szybciej, im większa jest wartość prądu rozładowania. Ten spadek pojemności jest związany ze spadkiem napięcia rozładowania, co jest spowodowane wzrostem polaryzacji i rezystancji omowej. Opór wzrasta ze względu na małą objętość elektrolitu.

Tak więc skład zasady (elektrolitu) i jego stężenie znacząco wpływają na charakterystykę baterii. Od tego zależy temperatura powstawania soli, krystalicznych hydratów, lodu i innych pierwiastków.

Jeśli elektrolit jest zamrożony, wyładowanie jest całkowicie wykluczone. Niższa wartość temperatury pracy akumulatorów Ni-Cd w większości przypadków wynosi minus 20 stopni Celsjusza. W przypadku niektórych typów akumulatorów skład elektrolitu jest dostosowywany, a dolna granica zakresu temperatur rozszerza się do minus 40 stopni Celsjusza.

Co wpływa na ładowanie akumulatorów Ni-Cd?

Podczas ładowania zamkniętej baterii niklowo-kadmowej ważne jest, aby ograniczyć przeładowanie. Przeładowanie zwiększa ciśnienie wewnątrz akumulatora z powodu uwolnienia tlenu. Tak więc efektywność wykorzystania prądu maleje w miarę zbliżania się do setnego ładowania.

Na poniższym obrazku widać wykresy charakteryzujące zależność pojemności podczas rozładowywania baterii cylindrycznej.

Akumulatory Ni-Cd można ładować w zakresie temperatur 0-40 stopni Celsjusza. Zalecany odstęp to 10-30 stopni. Pobór tlenu na elektrodzie kadmowej spowalnia wraz ze spadkiem temperatury, co prowadzi do wzrostu ciśnienia. Jeśli temperatura jest wyższa niż zalecana, wówczas potencjał rośnie i tlen zaczyna wydzielać się bardzo wcześnie na dodatniej elektrodzie tlenkowo-niklowej. W tej samej temperaturze tlen jest uwalniany, im aktywniej, tym większy jest prąd ładowania. W tym przypadku szybkość pobierania tlenu pozostaje prawie niezmieniona. Wartość ta zależy od konstrukcji akumulatora, a raczej od transportu tlenu od dodatniej do kadmowej elektrody ujemnej. Wpływa na to gęstość układu, grubość, struktura elektrod, a także materiał separatora i objętość elektrolitu.

Im mniejsza grubość elektrod i im większa gęstość ich ułożenia, tym efektywniej przebiega proces ładowania. Najskuteczniejsze pod tym względem są akumulatory z cewką cylindryczną. Dla nich wydajność ładowania pozostaje prawie niezmieniona, gdy prąd zmienia się z 0,1 na 1C. Standardowi producenci nazywają tryb ładowania, w wyniku czego akumulator o napięciu 1 V jest w pełni naładowany w ciągu 16 godzin prądem o pojemności 0,1. Niektóre modele wymagają 14 godzin ładowania w tym trybie. Konkretne wskaźniki zależą już od cech konstrukcyjnych i objętości masy aktywnej.

Wszystko to dotyczy ładunku galwanostatycznego. Jest to ładunek o stałej sile prądu. Ale ładowanie można również przeprowadzić z płynnym lub stopniowym spadkiem natężenia prądu na końcowym etapie ładowania. Wtedy na początkowym etapie prąd może być ustawiony znacznie powyżej standardowej wartości 0,1 pojemności. Często istnieje realna potrzeba zwiększenia prędkości ładowania. Problem rozwiązuje zastosowanie akumulatorów, których charakterystyka umożliwia wydajne odbieranie ładunku o dużej gęstości prądu. Prąd jest utrzymywany na stałym poziomie przez cały proces ładowania. Poprawiane są również systemy sterowania, które nie pozwalają na przeładowanie akumulatora.

Cylindryczne akumulatory niklowo-kadmowe są zwykle ładowane w następujących trybach:

• 6-7 godzin przy prądzie 0,2 z pojemności;
• 3-4 godziny przy prądzie 0,3 od poj.

Podczas przyspieszania nie zaleca się doładowywania o więcej niż 120-140 procent. Wtedy wydajność zostanie zapewniona nie mniej niż nominalna. Akumulatory Ni-Cd do szybkiej pracy ładują się jeszcze szybciej (około godziny). Jednak w tym drugim przypadku wymagana jest kontrola napięcia i temperatury. W przeciwnym razie, na skutek gwałtownego wzrostu ciśnienia, może rozpocząć się proces degradacji akumulatorów.

Po zakończeniu ładowania w szczelnie zamkniętej baterii tlen nadal wydziela się z powodu utleniania jonów hydroksylowych na elektrodzie dodatniej. W wyniku procesu samorozładowania potencjał maleje, a proces wydzielania tlenu stopniowo maleje i staje się równy jego absorpcji na elektrodzie kadmowej. Następnie ciśnienie spada. O tym szczegółowo zdemontowano pod podanym linkiem.

Działające akumulatory niklowo-kadmowe (Ni-Cd)

Stopniowo podczas pracy akumulatorów niklowo-kadmowych zachodzą w nich zmiany, które wpływają na ich wydajność. Zmiany te powodują stopniowy spadek napięcia akumulatora i spadek jego zdolności rozładowania.

Jakie czynniki prowadzą do awarii akumulatorów Ni-Cd:

• Zmniejszenie powierzchni roboczej elektrod;
• utrata masy czynnej elektrod;
• zmiany w składzie i objętości elektrolitu alkalicznego, a także jego redystrybucja w akumulatorze;
• występowanie przecieków wzdłuż przewodów spowodowanych rozrostem dendrytów kadmu;
• procesy związane z nieodwracalnym zużyciem wody i tlenu;
• rozpad materii organicznej.

Zmiany w elektrodzie dodatniej (tlenek niklu)

Po określonej, wystarczająco dużej liczbie cykli zmienia się gęstość masy czynnej elektrody dodatniej. Następuje tak zwane pęcznienie elektrody z tlenku niklu. Ponadto zmniejsza się jego wytrzymałość. W efekcie spada jakość kontaktu masy aktywnej z podstawą elektrody. W rezultacie zmniejsza się przewodność elektryczna elektrody i zmniejsza się pojemność akumulatora.

Spadek wytrzymałości elektrody dodatniej spowodowany jest głównie regularnym przeładowaniem. Jak wspomniano powyżej, towarzyszy temu uwalnianie tlenu w szczelnie zamkniętej obudowie akumulatora. W bateriach z elektrodami metalowo-ceramicznymi zmiany te obserwuje się w znacznie mniejszym stopniu. Podczas pracy akumulatorów niklowo-kadmowych obserwuje się wzrost kryształów masy aktywnej. Prowadzi to do zmniejszenia powierzchni roboczej elektrod i spadku pojemności.

Zmiany w elektrodzie ujemnej (kadm)

Na elektrodzie kadmowej głównym procesem powodującym jej degradację jest migracja masy aktywnej. W długo eksploatowanym akumulatorze Ni-Cd masa aktywna elektrody ujemnej znajduje się zarówno w separatorze, jak i na elektrodzie dodatniej. W efekcie dochodzi do utraty masy czynnej, a także zablokowania warstwy powierzchniowej elektrody ujemnej.

Utrudnia to dostęp elektrolitu alkalicznego do głębokości elektrody. W rezultacie wzrasta rezystancja wewnętrzna akumulatora. Migracja masy czynnej i wzrost dendrytów przez separator do elektrody dodatniej powoduje zwarcia i wzrost samorozładowania. Podobnie jak w elektrodzie tlenkowo-niklowej, tak iw elektrodzie kadmowej kryształy rosną, a masa aktywna pęcznieje.

Inne nieodwracalne procesy również skracają żywotność baterii niklowo-kadmowych. W szczególności, ze względu na wysoki potencjał utleniania elektrody dodatniej, utleniają się na niej zanieczyszczenia organiczne. Są to specjalne dodatki stabilizujące i aktywujące w tego typu akumulatorach. Baza cermetowa elektrody zużywa wodę podczas jej utleniania i uwalnia wodorotlenek niklu (Ni (OH) 2).

Podwyższenie ciśnienia w akumulatorze niklowo-kadmowym ma również negatywny wpływ na stan akumulatora. Gdy pojemność elektrody kadmowej spada, zmienia się równowaga pojemności płyty dodatniej i ujemnej. W rezultacie powstają warunki do wydzielania wodoru. Przy niskiej szybkości rekombinacji zaczyna się akumulować wodór i istnieje niebezpieczeństwo gwałtownego wzrostu ciśnienia. Tak jest często w przypadku szybkiego ładowania. W przypadku modeli pryzmatycznych i tarczowych akumulatorów Ni-Cd obudowa może ulec deformacji pod zwiększonym ciśnieniem. Szczelność można utrzymać, ale gęstość montażu jest zerwana, wzrasta rezystancja wewnętrzna akumulatora i spada napięcie rozładowania.

Warto pamiętać, że wodór kumuluje się również wtedy, gdy akumulator jest stale rozładowywany do 0 woltów. Ponadto w akumulatorze znajduje się azot, który dostaje się tam, gdy jest szczelnie zamknięty. Tak więc w środku azotany w elektrolicie są nadal odnawiane. Powoduje również wzrost ciśnienia. Baterie alkaliczne niklowo-kadmowe mają zawór awaryjny do redukcji ciśnienia. Ale robi się to tylko raz, ponieważ w pierwiastku chemicznym zachodzą nieodwracalne zmiany.

Elektrolit alkaliczny również przyczynia się do spadku wydajności baterii Ni-Cd. Dokładniej zmiana jego składu i objętości. W wyniku zmian w strukturze i pęcznienia elektrod następuje wycofanie elektrolitu. W rezultacie wzrasta rezystancja wewnętrzna akumulatora. Skład elektrolitów stopniowo się zmienia. W porównaniu ze stanem początkowym ilość węglanów może znacznie wzrosnąć. Przewodność elektryczna elektrolitu spada, a wydajność akumulatora pogarsza się podczas rozładowania. Staje się to szczególnie widoczne w niskich temperaturach.

Jak praca i temperatura wpływają na proces degradacji?

Temperatura jest jednym z najważniejszych czynników wpływających na proces degradacji akumulatora niklowo-kadmowego. Gdy temperatura wzrasta co dziesięć stopni, procesy chemiczne są przyspieszane od dwóch do czterech razy.

Wpływ temperatury staje się jeszcze bardziej wyraźny wraz ze wzrostem prądu ładowania, ponieważ powoduje to nagrzewanie się akumulatora przy przeładowaniu. Spadek pojemności elektrolitu kadmowego w niskich temperaturach przewyższy spadek pojemności elektrody dodatniej. Nakłada to pewne ograniczenia na korzystanie z baterii w regionach północnych. W takiej sytuacji podczas ładowania wzrasta szybkość wydzielania wodoru.

Na proces degradacji akumulatorów niklowo-kadmowych duży wpływ ma charakter eksploatacji. Co to obejmuje:

• tryb głębokości i rozładowania;
• tryb ładowania;
• przedział czasu z ładowaniem i rozładowaniem (jeśli cykl jest ciągły);
• okresy przechowywania i eksploatacji.

Poniższy wykres przedstawia żywotność baterii w cyklach w zależności od głębokości rozładowania.

Należy zauważyć, że akumulatory Ni-Cd mają dość dużą odporność na przypadkowe przeładowanie. Jeśli nadmierne rozładowanie występuje rzadko, wodór łatwo rekombinuje. Po usunięciu polaryzacji napięcie akumulatora zostaje przywrócone.

Przy ciągłym ładowaniu akumulatorów niklowo-kadmowych konieczne jest dostarczenie prądu równego 0,03-0,05 pojemności nominalnej. Jeśli bateria jest stale eksploatowana w tym trybie, to oprócz aktualnej wartości wpływa również temperatura systemu operacyjnego. Wraz ze wzrostem temperatury wzrasta produkcja tlenu. Przyspiesza to degradację baterii. Na potrzeby funkcjonowania z ciągłym ładowaniem (temperatura 50-55 stopni Celsjusza) stworzono specjalne modele akumulatorów cylindrycznych. Posiadają elektrody rolkowe o żywotności co najmniej 4 lat. W tych akumulatorach dostosowano skład elektrolitów i poczyniono przygotowania mające na celu przyspieszenie absorpcji gazów.

Jeśli rozładujesz akumulator Ni-Cd po długim ładowaniu, jego pojemność będzie nieco mniejsza niż akumulatora ładowanego od podstaw. Ale to zjawisko jest tymczasowe i pojemność powróci do normy po kilku cyklach ładowania i rozładowania.

Etykietowanie baterii alkalicznych niklowo-kadmowych (Ni-Cd)

Oznaczenie akumulatorów Ni-Cd może wyglądać tak:

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

Symbole oznaczają, co następuje:

• 40 - liczba baterii w baterii lub zestawie baterii;
• NK, K - typ baterii niklowo-kadmowych (oznaczenie NK odpowiada TU 16-90 ILVE.563330.001TU, oznaczenie K odpowiada IEC 623, GOST R IEC 60623-2002);
• L, H - typ akumulatora Ni-Cd w zależności od trybu rozładowania (L - tryb długiego rozładowania, H - tryb krótkiego rozładowania);
• 250 - wartość pojemności znamionowej (amperogodziny);
• R (P) - plastikowa wersja zbiornika magazynowego;
• K - konstrukcja ramowa pakietu akumulatorów.

Plusy i minusy akumulatorów niklowo-kadmowych (Ni-Cd)

Podsumowując, przypomnijmy krótko zalety i wady akumulatorów niklowo-kadmowych.

Zalety akumulatorów Ni-Cd

• Duża liczba cykli ładowania-rozładowania (ponad 1000);
• Długi okres trwałości niezależnie od stanu naładowania;
• Szybki i łatwy sposób ładowania;
• Wytrzymaj poważny stres;
• Możliwość pracy w niskich temperaturach;
• Dobrze nadaje się do trudnych warunków;
• Zachowaj wydajność w niskich temperaturach;
• Są niedrogie.

Wady akumulatorów Ni-Cd

• Efekt pamięci i potrzeba pracy, aby go wyeliminować;
• Wystarczająco wysoki stopień samorozładowania;
• Niska gęstość energii w porównaniu z innymi typami akumulatorów;
• Toksyczność materiałów. Dotyczy to zwłaszcza kadmu. Produkcja i używanie takich baterii jest zabronione w wielu krajach. Do ich utylizacji wymagany jest specjalny sprzęt i technologia.

To wszystko, co w tym miejscu chciałem opowiedzieć o bateriach niklowo-kadmowych. Jeśli masz pytania lub uzupełnienia na ten temat, zostaw je w komentarzach.