Nikelj-kadmijeve baterije ali baterije

Nikelj-kadmijeve baterije so sekundarni viri električne energije, ki jih je izumil Waldmar Jungner. Konec 19. stoletja je bila na Švedskem naprava sestavljena iz ohišja, dveh elektrod – anode in katode – separatorja in elektrolita. Od drugih baterij se razlikuje po materialu, uporabljenem za izdelavo elektrod, in raztopini elektrolita. Te razlike pomembno vplivajo na tehnične lastnosti baterije.

Zasnova in načelo delovanja

Nikelj-kadmijeve baterije (NiCd) delujejo na principu pretvorbe kemične energije v električno energijo z reverzibilnimi reakcijami nikljevega hidroksida (NiOOH), kadmija (Cd), vode (H₂O). Posledično nastane nikljev hidroksid Ni(OH).₂ in Cd(OH)₂, se pojavi Elektromagnetno polje.

Kemijske reakcije, ki se dogajajo v bateriji:

Med polnjenjem: 2Ni(OH)₂+ Cd(OH)₂ → 2NiOOH + Cd + 2H₂O

Med praznjenjem: 2NiOOH + Cd + 2H₂O → 2Ni(OH)₂+ Cd(OH)₂

Nikelj-kadmijeve baterije so izdelane v gostem kovinskem ohišju, znotraj katerega sta nikljevi in ​​kadmijevi elektrodi ločeni z ločilnikom, elektrolit pa služi alkalna raztopina (kalijev hidroksid). Anoda je folija ali jeklena žična mreža, prevlečena z mešanico nikljevega hidroksida in prevodnega materiala. Katoda je prav tako jeklena mreža ali folija, v celice pa je vtisnjen kadmijev gobast kovinski element.

Sorte

Nikelj-kadmijeve baterije Glede na njihovo obliko so:

1. Valjaste - dobile so drugo ime - "banke".
2. Stanovanje - disk ali "tablica"

Valjasta velikostna paleta je sestavljena iz več osnovnih standardnih tipov:

Oznaka	Premer, mm	Dolžina, mm	Teža, g
A	17	50	32
AA	14.2	50	21
AAA	10,5	44,5	10
1/2 SC	23	26	30
SC (pod C)	23	43	52
C	26	46	72
D	33	58	105–145
Ž	33	91	231
SF (super F)	41,4	89,1	393

 

Diskovne baterije ali "tablete" so bile precej priljubljene v državah nekdanje ZSSRSodobni kadmijevi analogi sovjetskih "tablet" se uporabljajo v urah, bliskavicah, slušni aparati, kamere, svetilke.

Značilnosti

1. Nazivna napetost enega elementa je 1,2 V.
2. Delovno temperaturno območje: od +40 do -50^OZ.
3. Možnost polnega polnjenja in praznjenja je od 100 do 1000, sodobni izboljšani modeli pa dosegajo 2000 ciklov.
4. Stopnja samopraznjenja je približno 10 % na mesec.

Prednosti

Nikelj-kadmijeve baterije imajo pred drugimi številne prednosti:

• Možnost delovanja pri temperaturah pod ničlo.
• Hitro polnjenje in počasno praznjenje baterije.
• Delovanje v ekstremnih industrijskih pogojih (odpornost na udarce, udarce, visoke obremenitve, povečan prah, temperature pod ničlo).
• Več ciklov polnjenja in praznjenja – 1000 ali več.
• Dolga življenjska doba - do 10 let.
• Dolga življenjska doba, tudi ko je baterija prazna – približno 5 let.
• Relativno nizki stroški.

Napake

Slabosti vključujejo:

• Spominski učinek je izguba kapacitete pri polnjenju kadmijeve baterije, ki ni popolnoma izpraznjena.
• Zaradi toksičnosti notranje vsebine je treba med odstranjevanjem upoštevati predpise o okoljski varnosti.
• Samopraznjenje - po enem letu skladiščenja se popolnoma napolnjena nikelj-kadmijeva baterija popolnoma izprazni.
• Postopek obnavljanja baterije po dolgotrajnem shranjevanju traja več ciklov polnjenja in praznjenja.
• Nizka napetost posamezne celice je 1,2 V. Za povečanje izhodne napetosti baterije je več celic vezanih zaporedno.

Uporaba

Kadmijeve baterije, Zaradi svojih lastnosti se uporabljajo v napravah z visoko porabo toka in visokimi obratovalnimi obremenitvami:

• Rečni in morski promet.
• Zračni promet - letala, helikopterji.
• Zemeljski električni prevoz - tramvaji, trolejbusi.
• Vojaška oprema.
• Industrijska proizvodnja - električni avtomobili.
• Električno orodje - vrtalniki, izvijači.
• Gospodinjski aparati - električni brivniki, svetilke.
• Radiotehnika – prenosni domofoni, radijsko vodene igrače.

Zaključki, priporočila

• Ni-CD baterije se med delovanjem ne segrevajo, ker so kemične reakcije v njih endotermne, kar pomeni, da se ustvarjena toplota absorbira. Ta lastnost zmanjšuje tveganje pregrevanja in podaljšuje njihovo življenjsko dobo.
• Prisotnost tesno zaprtega ohišja, ki lahko prenese agresivne zunanje vplive (spremembe temperature in tlaka, kemično uničenje), naredi nikelj-kadmijeve baterije odporne na spontano zgorevanje.
• V industrijskih obratih kadmijeve baterije kljub novim sodobnim analogom še naprej zanesljivo služijo 10-20 let in zato ne potrebujejo zamenjave.

Za podaljšanje življenjske dobe nikelj-kadmijevih baterij jih je treba pravilno polniti:

• Za kakovostno polnjenje morate uporabiti posebne polnilnike (ZU).
• Ni priporočljivo polniti baterije, ki ni popolnoma izpraznjena – prišlo bo do kristalizacije, površina snovi se bo zmanjšala in zmogljivost.
• Nenehno polnjenje – ki je posledica pregrevanja in zmanjšanja količine vode v elektrolitu – bo povzročilo uničenje elektrod in separatorja.
• Premajhno polnjenje bo skrajšalo življenjsko dobo NiCd baterije.
• Za odpravo "spominskega učinka" je treba obnoviti kapaciteto baterije z več cikli polnjenja in praznjenja.
• Postopek polnjenja je najbolje izvesti pri temperaturi 20^OZ.