Niķeļa-kadmija baterijas vai baterijas

Niķeļa-kadmija baterijas ir sekundāri elektroenerģijas avoti, ko izgudroja Valdmars Jungners. 19. gadsimta beigās Zviedrijā šī ierīce sastāvēja no korpusa, diviem elektrodiem — anoda un katoda —, separatora un elektrolīta. Tā atšķiras no citām baterijām ar materiālu, ko izmanto elektrodu izgatavošanai, un elektrolīta šķīdumu. Šīs atšķirības būtiski ietekmē baterijas tehniskās īpašības.

Dizains un darbības princips

Niķeļa-kadmija baterijas (NiCd) darbojas pēc principa, ka ķīmiskā enerģija tiek pārvērsta elektriskajā enerģijā, izmantojot atgriezeniskas niķeļa hidroksīda (NiOOH), kadmija (Cd), ūdens (H₂O). Rezultātā veidojas niķeļa hidroksīds Ni(OH).₂ un Cd(OH)₂, parādās Elektromagnētiskais lauks.

Ķīmiskās reakcijas, kas notiek akumulatorā:

Uzlādes laikā: 2Ni(OH)₂+ Cd(OH)₂ → 2NiOOH + Cd + 2H₂O

Izlādes laikā: 2NiOOH + Cd + 2H₂O → 2Ni(OH)₂+ Cd(OH)₂

Niķeļa-kadmija baterijas tiek ražotas blīvā metāla korpusā, kura iekšpusē niķeļa un kadmija elektrodus atdala separators, un kā elektrolīts kalpo sārmains šķīdums (kālija hidroksīds). Anods ir folija vai tērauda stiepļu siets, kas pārklāts ar niķeļa hidroksīda un vadoša materiāla maisījumu. Katods arī ir tērauda siets vai folija, kurā kadmija porainā metāla daļa ir iepresēta.

Šķirnes

Niķeļa-kadmija baterijas pēc to formas tie ir:

1. Cilindriskās - tās saņēma otro nosaukumu - "bankas".
2. Dzīvoklis - disks vai "planšetdators"

Cilindrisko izmēru diapazonu veido vairāki pamata standarta veidi:

Apzīmējums	Diametrs, mm	Garums, mm	Svars, g
A	17	50	32
AA	14.2	50	21
AAA	10.5	44,5	10
1/2 SC	23	26	30
SC (apakš-C)	23	43	52
C	26	46	72
D	33	58	105–145
F	33	91	231
SF (super F)	41,4	89,1	393

 

Disku baterijas jeb "planšetdatori" bija diezgan populāri bijušajās valstīs PSRSMūsdienu kadmija analogi padomju "tabletēm" tiek izmantoti pulksteņos, zibspuldzēs, dzirdes aparāti, kameras, lukturīši.

Raksturojums

1. Viena elementa nominālais spriegums ir 1,2 V.
2. Darba temperatūras diapazons: no +40 līdz -50^OAR.
3. Pilnīgas uzlādes un izlādes iespēja ir no 100 līdz 1000, mūsdienu uzlabotie modeļi sasniedz 2000 ciklus.
4. Pašizlādes ātrums ir aptuveni 10% mēnesī.

Priekšrocības

Niķeļa-kadmija baterijām ir vairākas priekšrocības salīdzinājumā ar citām:

• Darbības iespēja temperatūrā zem nulles.
• Ātrs uzlādes ātrums un lēna akumulatora izlāde.
• Darbība ekstremālos rūpnieciskos apstākļos (izturība pret triecieniem, triecieniem, lielām slodzēm, paaugstinātu putekļu daudzumu, temperatūru zem nulles).
• Vairāki uzlādes un izlādes cikli – 1000 vai vairāk.
• Ilgs kalpošanas laiks - līdz 10 gadiem.
• Ilgs glabāšanas laiks pat bez uzlādes – apmēram 5 gadi.
• Salīdzinoši zemas izmaksas.

Trūkumi

Trūkumi ir šādi:

• Atmiņas efekts ir kapacitātes zudums, uzlādējot kadmija akumulatoru, kas nav pilnībā izlādēts.
• Iekšējā satura toksicitāte nozīmē, ka utilizācijas laikā jāievēro vides drošības noteikumi.
• Pašizlāde — pēc viena gada uzglabāšanas pilnībā uzlādēts niķeļa-kadmija akumulators būs pilnībā izlādējies.
• Akumulatora atjaunošanas process pēc ilgstošas ​​uzglabāšanas ietver vairākus pilnus uzlādes un izlādes ciklus.
• Viena elementa zemais spriegums ir 1,2 V. Lai palielinātu akumulatora izejas spriegumu, vairākas šūnas tiek savienotas virknē.

Pieteikums

Kadmija baterijas, To īpašību dēļ tos izmanto ierīcēs ar lielu strāvas patēriņu un lielu darba slodzi:

• Upju un jūras transports.
• Gaisa transports - lidmašīnas, helikopteri.
• Sauszemes elektriskais transports - tramvaji, trolejbusi.
• Militārais aprīkojums.
• Rūpnieciskā ražošana — elektromobiļi.
• Elektroinstrumenti - urbjmašīnas, skrūvgrieži.
• Sadzīves tehnika - elektriskie skuvekļi, lukturīši.
• Radiotehnika – portatīvie domofoni, radiovadāmas rotaļlietas.

Secinājumi, ieteikumi

• Ni-CD akumulatori darbības laikā neuzkarst, jo iekšpusē notiekošās ķīmiskās reakcijas ir endotermiskas, kas nozīmē, ka radītais siltums tiek absorbēts. Šī īpašība samazina pārkaršanas risku un pagarina to kalpošanas laiku.
• Cieši noslēgta korpusa klātbūtne, kas spēj izturēt agresīvas ārējas ietekmes (temperatūras un spiediena izmaiņas, ķīmisku iznīcināšanu), padara niķeļa-kadmija baterijas izturīgas pret spontānu sadegšanu.
• Rūpniecības uzņēmumos kadmija baterijas turpina droši kalpot 10–20 gadus, neskatoties uz jauniem moderniem analogiem, un tāpēc tās nav jānomaina.

Lai pagarinātu niķeļa-kadmija akumulatoru kalpošanas laiku, tie ir pareizi jāuzlādē:

• Augstas kvalitātes uzlādei jāizmanto īpaši lādētāji (ZU).
• Nav ieteicams uzlādēt akumulatoru, kas nav pilnībā izlādējies - notiks kristalizācija, samazināsies vielas virsmas laukums un ietilpība.
• Pastāvīga uzlāde, kas rodas pārkaršanas un ūdens daudzuma samazināšanās elektrolītā rezultātā, novedīs pie elektrodu un separatora iznīcināšanas.
• Nepietiekama uzlāde saīsina NiCd akumulatora kalpošanas laiku.
• Lai novērstu “atmiņas efektu”, akumulatora ietilpība jāatjauno, veicot vairākus uzlādes-izlādes ciklus.
• Uzlādes procesu vislabāk veikt 20 grādu temperatūrā^OAR.