Baterii nichel-cadmiu sau baterii

Bateriile nichel-cadmiu sunt surse secundare de energie electrică inventate de Waldmar Jungner. La sfârșitul secolului al XIX-lea, în Suedia, dispozitivul era alcătuit dintr-o carcasă, doi electrozi - anod și catod - un separator și un electrolit. Acesta diferă de alte baterii prin materialul utilizat pentru fabricarea electrozilor și a soluției de electrolit. Aceste diferențe au un impact semnificativ asupra caracteristicilor tehnice ale bateriei.

Proiectare și principiu de funcționare

Bateriile nichel-cadmiu (NiCd) funcționează pe principiul transformării energiei chimice în energie electrică prin reacții reversibile ale hidroxidului de nichel (NiOOH), cadmiului (Cd), apei (H₂O). Ca rezultat, se formează hidroxid de nichel Ni(OH)₂.₂ și Cd(OH)₂, apare EMF.

Reacții chimice care au loc într-o baterie:

În timpul încărcării: 2Ni(OH)₂+ Cd(OH)₂ → 2NiOOH + Cd + 2H₂O

În timpul descărcării: 2NiOOH + Cd + 2H₂O → 2Ni(OH)₂+ Cd(OH)₂

Bateriile nichel-cadmiu sunt fabricate într-o carcasă metalică densă, în interiorul căreia electrozii de nichel și cadmiu sunt separați printr-un separator, iar o soluție alcalină (hidroxid de potasiu) servește drept electrolit. Anodul este o folie sau o plasă de sârmă de oțel acoperită cu un amestec de hidroxid de nichel și un material conductiv. Catodul este, de asemenea, o plasă sau folie de oțel, cu metal spongios de cadmiu presat în celule.

Soiuri

Baterii nichel-cadmiu după forma lor, acestea sunt:

1. Cele cilindrice - au primit un al doilea nume - „bănci”.
2. Plat - disc sau „tabletă”

Gama de dimensiuni cilindrice cuprinde mai multe tipuri standard de bază:

Desemnare	Diametru, mm	Lungime, mm	Greutate, g
O	17 ani	50	32
AA	14.2	50	21 de ani
AAA	10,5	44,5	10
1/2 SC	23 de ani	26	30
SC (sub C)	23 de ani	43	52
C.	26	46	72
D.	33 de ani	58	105-145
F	33 de ani	91	231
SF (super F)	41,4	89,1	393

 

Bateriile disc sau „tabletele” erau destul de populare în țările fostei URSSAnalogii moderni de cadmiu ai „tabletelor” sovietice sunt utilizați în ceasuri, blițuri foto, aparate auditive, camere foto, lanterne.

Caracteristici

1. Tensiunea nominală a unui element este de 1,2 V.
2. Interval de temperatură de funcționare: de la +40 la -50^OCU.
3. Posibilitatea de încărcare-descărcare completă este de la 100 la 1000, modelele moderne îmbunătățite ajungând la 2000 de cicluri.
4. Rata de autodescărcare este de aproximativ 10% pe lună.

Avantaje

Bateriile nichel-cadmiu au o serie de avantaje față de altele:

• Posibilitatea de funcționare la temperaturi sub zero grade.
• Viteză mare de încărcare și descărcare lentă a bateriei.
• Funcționare în condiții industriale extreme (rezistență la șocuri, impact, sarcini mari, praf crescut, temperaturi sub zero grade).
• Cicluri multiple de încărcare-descărcare – 1000 sau mai mult.
• Durată lungă de viață - până la 10 ani.
• Durată lungă de viață la raft, chiar și fără încărcare - aproximativ 5 ani.
• Cost relativ scăzut.

Defecte

Dezavantajele includ:

• Efectul de memorie este pierderea de capacitate la încărcarea unei baterii de cadmiu care nu este complet descărcată.
• Toxicitatea conținutului intern înseamnă că trebuie respectate reglementările de siguranță a mediului în timpul eliminării.
• Autodescărcare - după un an de depozitare, o baterie nichel-cadmiu complet încărcată se va descărca complet.
• Procesul de recuperare a bateriei după o depozitare pe termen lung necesită mai multe cicluri complete de încărcare-descărcare.
• Tensiunea joasă a unei singure celule este de 1,2 V. Pentru a crește tensiunea de ieșire a bateriei, mai multe celule sunt conectate în serie.

Aplicație

Baterii cu cadmiu, Datorită caracteristicilor lor, acestea sunt utilizate în dispozitive cu consum mare de curent și sarcini de funcționare mari:

• Transport fluvial și maritim.
• Transport aerian - avioane, elicoptere.
• Transport electric terestru - tramvaie, troleibuze.
• Echipament militar.
• Producție industrială - mașini electrice.
• Scule electrice - burghie, șurubelnițe.
• Electrocasnice - aparate electrice de ras, lanterne.
• Inginerie radio – interfoane portabile, jucării radiocomandate.

Concluzii, recomandări

• Bateriile Ni-CD nu se încălzesc în timpul funcționării deoarece reacțiile chimice din interior sunt endoterme, ceea ce înseamnă căldura generată este absorbită. Această proprietate reduce riscul de supraîncălzire și le prelungește durata de viață.
• Prezența unei carcase etanșe, capabile să reziste la influențe externe agresive (schimbări de temperatură și presiune, distrugere chimică), face ca bateriile nichel-cadmiu să fie rezistente la combustie spontană.
• În instalațiile industriale, bateriile cu cadmiu continuă să funcționeze în mod fiabil timp de 10-20 de ani, în ciuda noilor analogi moderni și, prin urmare, nu necesită înlocuire.

Pentru a prelungi durata de viață a bateriilor nichel-cadmiu, acestea trebuie încărcate corect:

• Pentru o încărcare de înaltă calitate, trebuie să utilizați încărcătoare speciale (ZU).
• Nu se recomandă încărcarea unei baterii care nu este complet descărcată - va avea loc cristalizarea, suprafața substanței va scădea și capacitate.
• Reîncărcarea constantă - rezultată din supraîncălzire și scăderea cantității de apă din electrolit - va duce la distrugerea electrozilor și a separatorului.
• Încărcarea insuficientă va reduce durata de viață a bateriei NiCd.
• Pentru a elimina „efectul de memorie”, capacitatea bateriei trebuie restabilită prin efectuarea mai multor cicluri de încărcare-descărcare.
• Procesul de încărcare se efectuează cel mai bine la o temperatură de 20^OCU.