Nikl-kadmiové baterie nebo baterie

Nikl-kadmiové baterie jsou sekundární zdroje elektrické energie, které vynalezl Waldmar Jungner. Na konci 19. století ve Švédsku se zařízení skládalo z pouzdra, dvou elektrod – anody a katody – separátoru a elektrolytu. Od ostatních baterií se liší materiálem použitým k výrobě elektrod a roztokem elektrolytu. Tyto rozdíly významně ovlivňují technické vlastnosti baterie.

Konstrukce a princip fungování

Niklkadmiové baterie (NiCd) fungují na principu přeměny chemické energie na elektrickou energii prostřednictvím reverzibilních reakcí hydroxidu nikelnatého (NiOOH), kadmia (Cd), vody (H₂O). V důsledku toho se tvoří hydroxid nikelnatý Ni(OH).₂ a Cd(OH)₂₂, objeví se Elektromagnetické pole.

Chemické reakce probíhající v baterii:

Během nabíjení: 2Ni(OH)₂+ Cd(OH)₂ → 2NiOOH + Cd + 2H₂Ó

Během vybíjení: 2NiOOH + Cd + 2H₂O → 2Ni(OH)₂+ Cd(OH)₂

Nikl-kadmiové baterie se vyrábějí v hustém kovovém pouzdře, uvnitř kterého jsou niklové a kadmiové elektrody odděleny separátorem a jako elektrolyt slouží alkalický roztok (hydroxid draselný). Anoda je fólie nebo ocelové drátěné pletivo potažené směsí hydroxidu niklu a vodivého materiálu. Katoda je také ocelové pletivo nebo fólie s kadmiovou houbovitou kovovou strukturou vlisovanou do článků.

Odrůdy

Nikl-kadmiové baterie podle své formy jsou to:

1. Válcové - dostaly druhé jméno - „banky“.
2. Byt - disk nebo „tablet“

Rozsah válcových velikostí se skládá z několika základních standardních typů:

Označení	Průměr, mm	Délka, mm	Hmotnost, g
A	17	50	32
AA	14.2	50	21
AAA	10,5	44,5	10
1/2 KS	23	26	30
SC (sub C)	23	43	52
C	26	46	72
D	33	58	105–145
F	33	91	231
SF (super F)	41,4	89,1	393

 

Diskové baterie neboli „tablety“ byly v zemích bývalého SSSRModerní kadmiové analogy sovětských „tablet“ se používají v hodinkách, bleskech, naslouchátka, fotoaparáty, baterky.

Charakteristiky

1. Jmenovité napětí jednoho prvku je 1,2 V.
2. Rozsah provozních teplot: od +40 do -50^ÓS.
3. Možnost plného nabití a vybití je od 100 do 1000, moderní vylepšené modely dosahují 2000 cyklů.
4. Míra samovybíjení je asi 10 % za měsíc.

Výhody

Nikl-kadmiové baterie mají oproti ostatním řadu výhod:

• Možnost provozu při teplotách pod bodem mrazu.
• Rychlé nabíjení a pomalé vybíjení baterie.
• Provoz v extrémních průmyslových podmínkách (odolnost vůči nárazům, nárazům, vysokému zatížení, zvýšené prašnosti, teplotám pod bodem mrazu).
• Vícenásobné cykly nabíjení a vybíjení – 1000 nebo více.
• Dlouhá životnost - až 10 let.
• Dlouhá životnost, i když není nabitá – přibližně 5 let.
• Relativně nízké náklady.

Nedostatky

Mezi nevýhody patří:

• Paměťový efekt je ztráta kapacity při nabíjení kadmiové baterie, která není zcela vybitá.
• Toxicita vnitřního obsahu znamená, že při likvidaci je nutné dodržovat předpisy o ochraně životního prostředí.
• Samovybíjení - po roce skladování se plně nabitá nikl-kadmiová baterie zcela vybije.
• Proces obnovy baterie po dlouhodobém skladování trvá několik cyklů nabití a vybití.
• Nízké napětí jednoho článku je 1,2 V. Pro zvýšení výstupního napětí baterie se několik článků zapojuje sériově.

Aplikace

Kadmiové baterie, Díky svým vlastnostem se používají v zařízeních s vysokou spotřebou proudu a vysokým provozním zatížením:

• Říční a námořní doprava.
• Letecká doprava - letadla, vrtulníky.
• Pozemní elektrická doprava - tramvaje, trolejbusy.
• Vojenské vybavení.
• Průmyslová výroba - elektromobily.
• Elektrické nářadí - vrtačky, šroubováky.
• Domácí spotřebiče - elektrické holicí strojky, baterky.
• Radiotechnika – přenosné interkomy, hračky na dálkové ovládání.

Závěry, doporučení

• Ni-CD baterie se během provozu nezahřívají, protože chemické reakce uvnitř jsou endotermické, což znamená, že generované teplo je absorbováno. Tato vlastnost snižuje riziko přehřátí a prodlužuje jejich životnost.
• Přítomnost těsného, ​​utěsněného pouzdra, schopného odolat agresivním vnějším vlivům (změny teploty a tlaku, chemické ničení), činí nikl-kadmiové baterie odolné vůči samovznícení.
• V průmyslových závodech kadmiové baterie spolehlivě slouží 10–20 let, a to i přes nové moderní analogy, a proto nevyžadují výměnu.

Pro prodloužení životnosti nikl-kadmiových baterií je třeba je správně nabíjet:

• Pro kvalitní nabíjení je nutné použít speciální nabíječky (ZU).
• Nedoporučuje se nabíjet baterii, která není zcela vybitá – dojde ke krystalizaci, zmenší se povrch látky a kapacita.
• Neustálé dobíjení – v důsledku přehřátí a snížení množství vody v elektrolytu – povede ke zničení elektrod a separátoru.
• Nedostatečné nabití zkracuje životnost NiCd baterie.
• Aby se eliminoval „paměťový efekt“, je nutné obnovit kapacitu baterie provedením několika cyklů nabíjení a vybíjení.
• Proces nabíjení se nejlépe provádí při teplotě 20^ÓS.