Nikkel-kadmium elemek vagy elemek

A nikkel-kadmium elemek másodlagos elektromos energiaforrások, amelyeket Waldmar Jungner talált fel. A 19. század végén Svédországban az eszköz egy házból, két elektródából – anódból és katódból –, egy szeparátorból és egy elektrolitból állt. Az elektródák és az elektrolitoldat gyártásához felhasznált anyagban különbözik a többi akkumulátortól. Ezek a különbségek jelentősen befolyásolják az akkumulátor műszaki jellemzőit.

Tervezés és működési elv

A nikkel-kadmium akkumulátorok (NiCd) azon az elven működnek, hogy a kémiai energiát elektromos energiává alakítják nikkel-hidroxid (NiOOH), kadmium (Cd), víz (H₂O). Ennek eredményeként nikkel-hidroxid (Ni(OH)₂) keletkezik.₂ és Cd(OH)₂, megjelenik Elektromágneses mező.

Az akkumulátorban lejátszódó kémiai reakciók:

Töltés közben: 2Ni(OH)₂+ Cd(OH)₂ → 2NiOOH + Cd + 2H₂Ó

Kisülés közben: 2NiOOH + Cd + 2H₂O → 2Ni(OH)₂+ Cd(OH)₂

A nikkel-kadmium akkumulátorokat sűrű fémházban gyártják, amelyben a nikkel- és kadmiumelektródákat egy szeparátor választja el egymástól, és egy lúgos oldat (kálium-hidroxid) szolgál elektrolitként. Az anód egy fólia vagy acélháló, amely nikkel-hidroxid és vezetőképes anyag keverékével van bevonva. A katód szintén acélháló vagy fólia, amelynek celláiba kadmiumot préselnek.

Fajták

Nikkel-kadmium akkumulátorok formájuk szerint ezek a következők:

1. Hengeresek - második nevet kaptak - "bankok".
2. Lakás - lemez vagy "táblagép"

A hengeres mérettartomány több alapvető szabványtípusból áll:

Kijelölés	Átmérő, mm	Hossz, mm	Súly, g
Egy	17	50	32
AA	14.2	50	21
AAA	10.5	44,5	10
1/2 SC	23	26	30
SC (C al)	23	43	52
C	26	46	72
D	33	58	105-145
F	33	91	231
SF (szuper F)	41.4	89.1	393

 

A lemezes elemek vagy „táblagépek” meglehetősen népszerűek voltak az előbbi országokban SzovjetunióA szovjet "tabletták" modern kadmium-analógjait órákban, fényképezőgépekben, hallókészülékek, fényképezőgépek, zseblámpák.

Jellemzők

1. Egy elem névleges feszültsége 1,2 V.
2. Üzemi hőmérséklet-tartomány: +40 és -50 között^ÓVEL.
3. A teljes töltés-kisütés lehetősége 100 és 1000 között van, a modern, továbbfejlesztett modellek elérik a 2000 ciklust.
4. Az önkisülés mértéke körülbelül 10% havonta.

Előnyök

A nikkel-kadmium akkumulátoroknak számos előnyük van más akkumulátorokkal szemben:

• Lehetőség nulla fok alatti hőmérsékleten történő működésre.
• Gyors töltési sebesség és lassú akkumulátor-kisütés.
• Extrém ipari körülmények közötti működés (ütésállóság, nagy terhelés, fokozott por, fagypont alatti hőmérséklet).
• Több töltési-kisütési ciklus – 1000 vagy több.
• Hosszú élettartam - akár 10 év.
• Hosszú eltarthatósági idő, még töltés nélkül is – körülbelül 5 év.
• Viszonylag alacsony költség.

Hibák

A hátrányok a következők:

• A memóriaeffektus a kapacitásvesztés, amikor egy nem teljesen lemerült kadmiummal töltött akkumulátort töltünk.
• A belső tartalom toxikus jellege miatt a hulladékkezelés során be kell tartani a környezetvédelmi előírásokat.
• Önkisülés – egy év tárolás után a teljesen feltöltött nikkel-kadmium akkumulátor teljesen lemerül.
• Az akkumulátor hosszú távú tárolás utáni helyreállítási folyamata több teljes töltési-kisütési ciklust igényel.
• Egyetlen cella alacsony feszültsége 1,2 V. Az akkumulátor kimeneti feszültségének növelése érdekében több cellát sorba kapcsolnak.

Alkalmazás

Kadmium akkumulátorok, Jellemzőik miatt nagy áramfogyasztású és nagy üzemi terhelésű eszközökben használják őket:

• Folyami és tengeri szállítás.
• Légi közlekedés - repülőgépek, helikopterek.
• Földi elektromos közlekedés - villamosok, trolibuszok.
• Katonai felszerelés.
• Ipari termelés - elektromos autók.
• Elektromos szerszámok - fúrók, csavarhúzók.
• Háztartási gépek - elektromos borotvák, zseblámpák.
• Rádiótechnika – hordozható kaputelefonok, rádióvezérelt játékok.

Következtetések, ajánlások

• A Ni-CD akkumulátorok működés közben nem melegszenek fel, mivel a bennük zajló kémiai reakciók endotermek, ami azt jelenti, hogy a keletkező hő elnyelődik. Ez a tulajdonság csökkenti a túlmelegedés kockázatát és meghosszabbítja az élettartamukat.
• A szoros, lezárt burkolat jelenléte, amely képes ellenállni az agresszív külső hatásoknak (hőmérséklet- és nyomásváltozások, kémiai pusztulás), ellenállóvá teszi a nikkel-kadmium akkumulátorokat a spontán égéssel szemben.
• Az ipari üzemekben a kadmiumakkumulátorok az új modern analógok ellenére is megbízhatóan működnek 10-20 évig, ezért nem igényelnek cserét.

A nikkel-kadmium akkumulátorok élettartamának meghosszabbítása érdekében azokat megfelelően kell tölteni:

• Kiváló minőségű töltéshez speciális töltőket (ZU) kell használnia.
• Nem ajánlott teljesen lemerült akkumulátort tölteni - kristályosodás következik be, az anyag felülete csökken, és a kapacitás.
• Az állandó újratöltés - a túlmelegedés és az elektrolitban lévő víz mennyiségének csökkenése miatt - az elektródák és az elválasztó tönkremeneteléhez vezet.
• A nem elegendő töltés lerövidíti a NiCd akkumulátor élettartamát.
• A „memóriaeffektus” kiküszöbölése érdekében az akkumulátor kapacitását több töltési-kisütési ciklus végrehajtásával kell visszaállítani.
• A töltési folyamatot legjobb 20 fokos hőmérsékleten végezni^ÓVEL.