Nikkel-cadmium batterijen of accu's

Nikkel-cadmiumaccu's zijn secundaire bronnen van elektrische energie, uitgevonden door Waldmar Jungner. In het Zweden van eind 19e eeuw werd een batterij ontwikkeld die bestaat uit een behuizing, twee elektroden (anode en kathode), een scheidingslaag en een elektrolyt. Het verschil met andere batterijen zit hem in het materiaal waarvan de elektroden en de elektrolytoplossing zijn gemaakt. Deze verschillen hebben een aanzienlijke invloed op de technische eigenschappen van de batterij.

Ontwerp en werkingsprincipe

Nikkel-cadmium-batterijen (NiCd) werken volgens het principe van het omzetten van chemische energie in elektrische energie door middel van omkeerbare reacties van nikkelhydroxide (NiOOH), cadmium (Cd) en water (H₂O).₂O). Als gevolg hiervan wordt nikkelhydroxide Ni(OH) gevormd.₂ en Cd(OH)₂, lijkt EMF.

Chemische reacties die in een batterij plaatsvinden:

Tijdens het opladen: 2Ni(OH)₂+ Cd(OH)₂ → 2NiOOH + Cd + 2H₂O

Tijdens de ontlading: 2NiOOH + Cd + 2H₂O → 2Ni(OH)₂+ Cd(OH)₂

Nikkel-cadmiumaccu's worden vervaardigd in een dichte metalen behuizing, waarin de nikkel- en cadmiumelektroden gescheiden zijn door een separator en een alkalische oplossing (kaliumhydroxide) als elektrolyt dient. De anode is een folie of stalen gaas bedekt met een mengsel van nikkelhydroxide en een geleidend materiaal. De kathode is eveneens een stalen gaas of folie, met cadmiumhoudend sponsmetaal in de cel geperst.

Variëteiten

Nikkel-cadmium batterijen Afhankelijk van hun vorm zijn het:

1. De cilindrische exemplaren kregen een tweede naam: "banken".
2. Vlak - schijf of "tablet"

Het assortiment cilindrische maten bestaat uit verschillende standaardtypen:

Aanduiding	Diameter, mm	Lengte, mm	Gewicht, g
A	17	50	32
AA	14.2	50	21
AAA	10.5	44.5	10
1/2 SC	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

 

Schijfbatterijen of "tabletten" waren vrij populair in de landen van de voormalige USSRModerne cadmiumanalogen van de Sovjet-"tabletten" worden gebruikt in horloges, flitsers, hoortoestellen, camera's, zaklampen.

Kenmerken

1. De nominale spanning van één element is 1,2 V.
2. Bedrijfstemperatuurbereik: van +40 tot -50^OMET.
3. De mogelijkheid tot volledig opladen en ontladen ligt tussen de 100 en 1000 cycli; moderne, verbeterde modellen halen 2000 cycli.
4. Het percentage patiënten dat zichzelf uit het ziekenhuis ontslaat, bedraagt ​​ongeveer 10% per maand.

Voordelen

Nikkel-cadmiumaccu's hebben een aantal voordelen ten opzichte van andere accu's:

• Mogelijkheid tot gebruik bij temperaturen onder nul.
• Snelle laadsnelheid en trage batterijontlading.
• Werking onder extreme industriële omstandigheden (bestand tegen schokken, stoten, hoge belastingen, verhoogde stofconcentraties en temperaturen onder nul).
• Meerdere laad-ontlaadcycli – 1000 of meer.
• Lange levensduur - tot wel 10 jaar.
• Lange houdbaarheid, zelfs in onopgeladen toestand – ongeveer 5 jaar.
• Relatief lage kosten.

Gebreken

De nadelen zijn onder meer:

• Het geheugeneffect is het capaciteitsverlies dat optreedt bij het opladen van een cadmiumaccu die niet volledig ontladen is.
• De giftigheid van de inhoud betekent dat bij de verwijdering ervan de milieuvoorschriften in acht moeten worden genomen.
• Zelfontlading - na een jaar opslag is een volledig opgeladen nikkel-cadmiumaccu volledig ontladen.
• Het proces van batterijherstel na langdurige opslag vereist meerdere volledige laad-ontlaadcycli.
• De laagste spanning van een enkele cel is 1,2 V. Om de uitgangsspanning van de batterij te verhogen, worden meerdere cellen in serie geschakeld.

Sollicitatie

Cadmiumbatterijen, Vanwege hun eigenschappen worden ze gebruikt in apparaten met een hoog stroomverbruik en een hoge bedrijfsbelasting:

• Rivier- en zeetransport.
• Luchttransport - vliegtuigen, helikopters.
• Elektrisch vervoer over land - trams, trolleybussen.
• Militaire uitrusting.
• Industriële productie - elektrische auto's.
• Elektrisch gereedschap - boormachines, schroevendraaiers.
• Huishoudelijke apparaten - elektrische scheerapparaten, zaklampen.
• Radiotechniek – draagbare intercoms, radiografisch bestuurbare speeltjes.

Conclusies en aanbevelingen

• Ni-CD-batterijen worden tijdens gebruik niet warm omdat de chemische reacties binnenin endotherm zijn, wat betekent dat de gegenereerde warmte wordt geabsorbeerd. Deze eigenschap vermindert het risico op oververhitting en verlengt hun levensduur.
• De aanwezigheid van een hermetisch afgesloten behuizing, die bestand is tegen agressieve externe invloeden (temperatuur- en drukveranderingen, chemische aantasting), maakt nikkel-cadmiumaccu's bestand tegen spontane ontbranding.
• In industriële installaties blijven cadmiumaccu's, ondanks de komst van nieuwe, moderne alternatieven, 10 tot 20 jaar betrouwbaar functioneren en hoeven daarom niet te worden vervangen.

Om de levensduur van nikkel-cadmiumaccu's te verlengen, moeten ze correct worden opgeladen:

• Voor hoogwaardig opladen moet u speciale opladers (ZU) gebruiken.
• Het is niet aan te raden een batterij op te laden die niet volledig ontladen is - er zal kristallisatie optreden, het oppervlak van de stof zal afnemen en de capaciteit.
• Constant opladen - als gevolg van oververhitting en een afname van de hoeveelheid water in de elektrolyt - zal leiden tot beschadiging van de elektroden en de separator.
• Te weinig opladen verkort de levensduur van de NiCd-batterij.
• Om het "geheugeneffect" te elimineren, moet de batterijcapaciteit worden hersteld door meerdere laad-ontlaadcycli uit te voeren.
• Het laadproces kan het beste worden uitgevoerd bij een temperatuur van 20°C.^OMET.