Nikl-kadmiové baterie jak nabíjet a skladovat. Z historie stvoření

12.06.2019

I když nikl kadmiové baterie od letošního roku zakázána výroba v zemích EU, tito neúnavní pracovníci se stále používají v mnoha levných a výkonných autonomních zařízeních (šroubováky, elektrické holicí strojky, svítilny).

I když se v návodu k obsluze nic nepíše o typu baterie zařízení, lze celkem jednoduše určit, že jako zdroj proudu slouží právě nikl-kadmiová baterie - nejčastěji se doba nabíjení udává v rozmezí 5-12 hodin a je zde indikace nutnosti nabíječku po době nabíjení sama vypnout.

Pro nikl- kadmiové baterie Rychlé pulzní nabíjení je vhodnější než pomalé DC nabíjení. Tyto baterie mohou dodat hodně energie, což z nich dělá volbu pro vysoce výkonná samostatná zařízení. Nikl-kadmiové baterie jsou jediným typem baterií, které bez následků vydrží plné vybití při velkém zatížení. Jiné typy baterií vyžadují neúplné vybití při relativně nízkém energetickém zatížení.

Nikl-kadmiové baterie nemají rády dlouhodobé nabíjení s občasným lehkým zatížením. Periodické úplné vybití je pro ně nutné jako vzduch pro člověka - při absenci úplného vybití se na elektrodách tvoří velké krystaly kovu (což vede k projevu tzv. "paměťového efektu") - baterie náhle ztrácí jeho kapacita. Na dlouho a efektivní práce NiCd baterie vyžadují cykly údržby baterie - úplné vybití a následné úplné nabití, na základě většiny doporučení - jednou za měsíc, alespoň jednou za 2-3 měsíce.

Nikl-kadmiové baterie jsou z moderních masových baterií nejvíce „odolné proti bláznům“ – nevyžadují ani systém sledování parametrů baterií, který určuje jejich použití v levných a výkonných zařízeních.

Nabíjení nízkými proudy za 5-12 hodin vám umožní obejít se bez jakýchkoliv opatření v podobě systémů řízení nabíjení-vybíjení. Při dobíjení bude baterie jednoduše pomalu ztrácet kapacitu (k radosti výrobce). Uvědomte si to při používání nabíječek „bad-boy“ (nabíječky bez mechanismu automatické ovládání nabít). Nejlepší je proto nabíjet zcela vybitou baterii a striktně dodržovat dobu nabíjení, čímž ušetříte Kapacita NiCd baterie na poměrně dlouhou dobu.

Při použití „rychlého“ nabíjení (s dobou nabíjení kratší než 5 hodin) je žádoucí mít nabíječku s teplotním čidlem, protože teplota baterie během nabíjení stoupá, kapacita se zvyšuje spolu s teplotou, protože zvýšení kapacity, nabíječka dokáže dobít baterii nad požadovanou úroveň, což vede k ještě většímu nárůstu teploty (fenomén "tepelného zrychlení" baterie) a minimálně ke zhoršení parametrů baterie. Podobná situace nastává při nabíjení baterie při nízkých teplotách. Senzor teploty umožňuje posunout parametry nabíjení v závislosti na teplotě baterie a také odpojit baterii od nabíjení, když rychlost nárůstu teploty překročí 1 stupeň Celsia za minutu nebo když teplota baterie dosáhne 60 stupňů Celsia, což zabraňuje tragickým následkům tepelného úniku .

Jako ilustraci potřeby teplotního čidla v nabíječce mohu uvést příklad dva roky starého nabití nikl-kadmiové baterie pro profesionální šroubovák na nabíječce bez teplotního čidla (na fotce - tato je samotná nabíječka), což umožňuje nabíjet baterii zrychleným tempem - za hodinu. V té době byla v bytě teplota cca 30°C, nabíječka by měla automaticky nabíjet baterii, dokud není dosaženo cílového napětí a automaticky se vypnout, což bylo anglicky řečeno bílou barvou v návodu v bezpečnostní části. Ráno byla první baterie ze sady nabita bez jakýchkoli přebytků - po 50 minutách se nabíječka vypnula, k večeru druhá baterie při nabíjení překvapila: kvůli chybějícímu teplotnímu senzoru v nabíječce se baterie vstoupil do režimu tepelného zrychlení. Vzhledem k tomu, že se nabíjení zrychlilo, problém byl zaznamenán pozdě - když baterie začala kouřit a začal rozstřikovat horký elektrolyt. Nabíječka, která byla rychle odpojena od sítě, byla zachráněna. Baterie dlouho frčela v agónii a snažila se při odchodu do jiného světa napáchat co největší škody, ale nepodařilo se a škoda se omezila na cenu samotné baterie – 15USD. Od té doby je nabíječka připojena k síti přes časovač.

Přes své nedostatky mezi námi stále existují nikl-kadmiové baterie. Doufám, že něco z teorie a praktických zkušeností uvedených v článku umožní čtenáři vytěžit maximum z nikl-kadmiové baterie svého zařízení, které je schopen.

Nikl-kadmiové baterie (Ni-Cd) zapnuté tento moment jsou stále hojně využívány v národním hospodářství. Podle své struktury patří do skupiny alkalické baterie. Tyto baterie jsou žádané i přesto, že jejich výroba a použití je z bezpečnostních důvodů omezeno. životní prostředí(kadmium je toxické). Je však nemožné je úplně opustit, protože tyto baterie se používají v zařízeních, kde jiné baterie nemohou fungovat. Zejména se jedná o provoz s vybíjecími a nabíjecími proudy velká velikost. Jedná se o poměrně snadno udržovatelná zařízení s dlouhou životností. Proto si zaslouží pozornost v samostatném článku.

První nikl-kadmiovou baterii vytvořil Waldmar Jungner již v roce 1899. Tehdy ale byla výroba těchto alkalických baterií mnohem dražší než u jiných typů baterií. Takže tento vynález byl na chvíli zapomenut. V roce 1932 byla vyvinuta metoda nanášení aktivního materiálu na porézní niklovou elektrodu. To přiblížilo uvolnění průmyslových Ni-Cd baterií.

V roce 1947 byla provedena řada prací, při kterých byly plyny uvolněné při nabíjení rekombinovány bez jejich odstranění. V důsledku toho se zrodily uzavřené Ni-Cd baterie, které se používají dodnes. Mezi výrobce nikl-kadmiových baterií patří: velké společnosti jako GP Batteries, Samsung, Warta, GAZ, Konnoc, Advanced Battery Factory, Panasonic, Metabo, Ansmann a další.

Přestože byly nikl-kadmiové baterie v posledních desetiletích široce používány v národním hospodářství, postupně zužují svůj rozsah. Postupně je nahrazují nikl-metal hydridové a lithiové baterie.

Zejména Ni-Cd baterie ustupují přenosné technologii. Důvodem je nebezpečí kadmia pro člověka a životní prostředí. Likvidace těchto baterií vyžaduje zvláštní vybavení k zachycení kadmia. pro auto se provádí snadněji, rychleji a lépe propracované. Stále je ale poměrně dost oblastí, kde jsou nikl-kadmiové baterie nepostradatelné.

Použití nikl-kadmiových baterií (Ni-Cd)

Nikl-kadmiové baterie malých rozměrů se používají v technických zařízeních, která ke svému provozu vyžadují velký proud. V takových podmínkách poskytují Ni-Cd baterie stabilní napájení a na rozdíl od jiných typů se nepřehřívají. baterie. Nikl-kadmiové baterie jsou široce používány v trolejbusech, tramvajích, as trakční baterie na elektromobilech se nacházejí průmyslové Ni-Cd baterie. Kromě toho jsou široce používány v námořní a říční dopravě.

Ni-Cd baterie najdeme ve vrtulnících a letadlech jako palubní baterie, v přenosném nářadí (šroubovák, děrovač atd.). Lithiové baterie se však stále častěji vyskytují v nářadí. Nikl-kadmiové baterie zatím nelze vyměnit v těch přenosných zařízeních, která mají vysokou spotřebu energie. I když v některých zařízeních jsou úspěšně nahrazeny, které neobsahují škodlivé kadmium.

Ni-Cd baterie diskového tvaru našly široké uplatnění. Tato varianta byla široce používána jako baterie pro napájení energeticky nezávislé paměti v raných osobních počítačích. Byly připájeny na základní desce. Následně byly vyměněny lithiové baterie. Diskové baterie byly také široce používány ve fotoaparátech, bleskech, kalkulačkách, baterkách, rádiích, naslouchátkách atd.

Ni-Cd baterie je možné skladovat po dlouhou dobu, snadno se udržují, jsou necitlivé na nízké teploty, mají nízký vnitřní odpor a nízkou specifickou hmotnost. To vše převažuje negativní bod spojené s přítomností toxického kadmia v nich. Nikl-kadmiové baterie nadále dominují jejich použití v letectví, vojenském vybavení a mobilních rádiích. Kromě toho si můžete přečíst materiál o tom, jak se snižuje Ni-Cd.

Zařízení nikl-kadmiové baterie (Ni-Cd)

Konstrukce Ni-Cd baterií

Strukturálně je nikl-kadmiová baterie kladná a záporná elektroda oddělená separátorem. Jsou ponořeny v alkalickém elektrolytu a to vše je uzavřeno v utěsněném kovovém pouzdře. Kladná elektroda obsahuje NiOOH (oxid-hydroxid niklu). Složení negativu obsahuje ve sloučenině kadmium (Cd). Elektrolytem je KOH (hydroxid draselný). Je to silná alkálie, bez zápachu. Výhodou KOH je, že látka není výbušná ani hořlavá. Hmotnostní podíl KOH v elektrolytu podle GOST R 50711-94 by měl být alespoň 85 procent v pevné formě a alespoň 45 procent v kapalné formě.

Pro zvětšení povrchu elektrod jsou vyrobeny z tenké fólie. Separátor mezi elektrodami je vyroben z netkaného materiálu, který nereaguje s alkáliemi. Samotný elektrolyt se během reakce nespotřebovává.

Jeden prvek nikl kadmium vytváří napětí asi 1 volt. Proto jsou kombinovány do baterií s hustotou energie přibližně 60 Wh na kilogram.

Na obrázku níže můžete vidět hlavní prvky alkalické nikl-kadmiové baterie řady KL.

Born neboli proudový výstup je určen k odvádění proudu z baterie a funguje jako svorka pro připojení baterií. Prostřednictvím zástrčky je naplněn elektrolyt a také výstup plynu vzniklého během procesu nabíjení. Spojení elektrod spolu s kontaktními lištami zajišťuje odvádění a přívod od elektrod k hořáku. Kontaktní proužky jsou přivařeny k elektrodám.

Elektroda je lamela uspořádaná vodorovně. Obsahují účinnou látku v perforovaném ocelovém pásku. Žebro dodává elektrodě tuhost a zajišťuje tok proudu do kontaktní lišty. Elektrody různé polarity jsou odděleny rámovým separátorem, který nenarušuje volnou cirkulaci elektrolytu.

Reakce probíhající na elektrodách Ni-Cd baterie

Procesy na kladné elektrodě

Hlavní elektrochemické reakce probíhající na kladné elektrodě nikl-kadmiové baterie lze popsat pomocí následujících vzorců:

V procesu nabíjení

Ni(OH)2 + OH - ? NiOOH + H 2 O + e -

Během vypouštění

NiOOH + H2O + e - ? Ni(OH)2 + OH -

Oxid-hydroxid niklu (NiOOH) na kladné elektrodě může být ve dvou verzích:

a-Ni (OH) 2;
a-Ni(OH)2.

Tyto formy se liší svou hustotou a hydratací. Pokud je baterie vybitá, pak jsou na kladné elektrodě přítomny obě tyto formy hydroxidu nikelnatého. Když je Ni-Cd baterie nabitá, forma a-Ni(OH)2 se změní na a-NiOOH. V tomto případě se krystalová mřížka látky poněkud změní. V konečné fázi nabíjení se tvoří β-NiOOH. Počet fází? A? Hydroxid nikelnatý bude záviset na konkrétních podmínkách nabíjení.

Fáze? intenzivně se tvoří při vysoká rychlost nabíjení nebo přebíjení. V důsledku tvorby α-NiOOH dochází k radikálnímu přeskupení struktury oxidů. Pro srovnání, fázová hustota? je 4,15 a fáze? -3,85 g/cm3. Z tohoto důvodu se při dobíjení Ni-Cd baterie mění objem aktivní hmoty kladné elektrody. Elektrochemické vlastnosti? A? jsou také odlišné. U formy a-NiOOH prochází náboj méně efektivně a faktor využití proudu je v tomto případě menší než u formy a. Formulář? má také nižší vybíjecí potenciál a samovybíjení dvakrát menší než pro?.

Procesy na záporné elektrodě

Na záporné elektrodě nikl-kadmiové baterie probíhají následující reakce:

Při nabíjení

Cd(OH)2 + 2e? ? Cd+2OH?

Při vybíjení

Cd+2OH? ? Cd(OH)2 + 2e?

Kapacita kadmiové elektrody v nikl-kadmiových bateriích převyšuje kapacitu kladné elektrody asi o 20-70 procent. Z tohoto důvodu se má za to, že potenciál záporná elektroda během nabíjení-vybíjení zůstává nezměněn.

Obecné procesy v Ni-Cd baterii

V nikl-kadmiová baterie probíhají následující reakce:

Při nabíjení

2Ni(OH)2 + Cd(OH)2? 2NiOOH + Cd + 2H2O

Při vybíjení

2NiOOH + Cd + 2H2O? 2Ni(OH)2 + Cd(OH)2

V procesu přebíjení dochází na kladné elektrodě k následující reakci:

2OH? ? 1/202 + H2O + 2e?

To znamená, že se uvolňuje kyslík, který se přes separátor dostane k záporné elektrodě, a tam za jeho účasti probíhá následující reakce:

1/2O2 + Cd + H2O? Cd(OH)2

Výsledkem je uzavřená reakce na kyslík. Tím se stabilizuje tlak v nikl-kadmiové baterii při přebíjení. Velikost tlaku v baterii je do značné míry závislá na rychlosti transportu kyslíku mezi kladnými a zápornými elektrodami. V procesu dobíjení se může na záporné kadmiové elektrodě uvolňovat vodík:

H2O+e? ? Ach? + 1/2H2

Na kladné elektrodě pak oxiduje. Reakce vypadá takto:

NiOOH + 1/2H2? Ni(OH)2

Tvorba vodíku v utěsněná baterie je nebezpečný proces. Pokud je rychlost jeho absorpce nízká, může to vést k jeho akumulaci. A už je to výbušné. V uzavřených nikl-kadmiových bateriích je proto kapacita kadmiové elektrody mnohem větší než kladná.

Kapacita takto uzavřené baterie je určena přesně hodnotou kapacity elektrody oxidu niklu.

Vlastnosti nikl-kadmiových baterií (Ni-Cd)

Jmenovité napětí nikl-kadmiových uzavřených baterií je 1,2 V. Nabití proudem 1/10 kapacity proběhne za 16 hodin. Kapacita Ni-Cd baterie se měří při jejím vybíjení proudem 2/10 od jmenovitá kapacita na napětí jednoho voltu.

Na obrázku níže můžete vidět vybíjecí charakteristiky nikl-kadmiových baterií v různých režimech vybíjení.

V níže uvedených grafech vidíte závislost vybíjecí kapacity na zatěžovacím proudu a teplotě.

Samovybíjení nikl-kadmiových baterií závisí především na termodynamické nestabilitě elektrody oxid-hydroxid niklu. Vliv svodového proudu mezi elektrodami na samovybíjení je malý. Postupně se ale zvyšuje s výdrží baterie. Odvod tepla u Ni-Cd baterií do značné míry závisí na stupni nabití. Poté, co baterie získá 70 procent kapacity, je aktivován proces uvolňování kyslíku. V důsledku ionizace kyslíku na záporných elektrodách se baterie zahřívá. Na konci nabíjení se teplota v Ni-Cd baterii zvýší o 10-15 stupňů Celsia. Pokud se nabíjení provádí ve zrychleném režimu, může být zvýšení teploty o 40-45 stupňů Celsia.

Po odpojení od náboje se potenciál kladné (oxid niklu) elektrody snižuje a náboj hloubkové a povrchové vrstvy se postupně vyrovnává. Po chvíli se intenzita samovybíjení snižuje. U různých řad Ni-Cd baterií se samovybíjení a stabilizace zbytkové kapacity mohou výrazně lišit. Samovybíjení vede kromě snížení kapacity také ke snížení napětí o 0,03-0,05 voltu. Tento jev se vysvětluje postupným vyrovnáváním náboje v hloubce a na povrchu elektrody. Kromě toho má vliv částečná pasivace aktivní hmoty.

Skladování nikl-kadmiových baterií (stejně jako olověných baterií) při nízké teplotě snižuje samovybíjení. Při 20 stupních Celsia je samovybíjení dvojnásobné než při 0.

Následující obrázek ukazuje graf ztráty kapacity pro NiCd baterie při různých teplotách.

Chcete-li kompenzovat samovybíjení během skladování baterie, můžete ji nabít nízkým proudem. Typicky je hodnota nabíjecího proudu 0,03-0,05 kapacity. Konkrétní hodnotu ale sjednává výrobce baterie. Schopnost vydržet dlouhé nabíjení je u nikl-kadmiových baterií různých provedení odlišná. Pro dobíjení jsou nejméně vhodné diskové alkalické nikl-kadmiové baterie, které mají lamelové elektrody velké tloušťky. Existují však i takové konstrukce, které jsou schopny bez následků vydržet nabíjení několik měsíců.

Pokud jde o energetické charakteristiky Ni-Cd baterií, liší se také v závislosti na typech baterií.

Diskové nikl-kadmiové baterie se 2 elektrodami mají specifické energetické charakteristiky 15-18 Wh na kilogram a 35-45 Wh na litr. Stejná odrůda, ale se 4 elektrodami, má dvojnásobné specifické energetické vlastnosti. U cylindrických Ni-Cd baterií jsou tyto hodnoty 45 Wh na kilogram a 130 Wh na litr.

Co ovlivňuje vybíjení Ni-Cd baterií?

Charakteristiky vybíjení konkrétních modelů závisí na následujících charakteristikách:

tloušťka, struktura, vnitřní odpor elektrod;
montážní hustota skupin elektrod;
charakteristiky separátoru (tloušťka a struktura);
objem elektrolytu;
specifické konstrukční vlastnosti baterie.

Diskové Ni-Cd baterie se silnými lisovanými elektrodami se používají v podmínkách dlouhého vybíjení. V tomto případě dochází k postupnému poklesu kapacity a napětí na 1,1 voltu. Při vybití na 1 volt zůstává kapacita asi 5-10 procent nominální hodnoty. Takové dobíjecí baterie vykazují výrazné snížení vybíjecího napětí a ztráty kapacity Ni-Cd baterií se zvýšením vybíjecího proudu na hodnotu 0,2*C. To je vysvětleno skutečností, že aktivní hmota nemá schopnost rovnoměrně se vybíjet v různých hloubkách elektrod.

U baterií pracujících v režimu vybíjení střední intenzity se elektrody ztenčují a jejich počet se zvyšuje na 4. Výsledkem je zvýšení vybíjecího proudu na 0,6 kapacity.

Existují také takzvané baterie s krátkým vybíjením. Jsou vybaveny keramicko-kovovými elektrodami s nízkým vnitřním odporem. Tyto modely mají nejvyšší energetický výkon mezi ostatními typy nikl-kadmiových baterií. Jejich napětí při vybíjení se udržuje nad 1,2 voltu, dokud nevyčerpají 90 procent kapacity baterie. Tyto baterie lze použít při vybíjení vysokými hodnotami proudu (3-5C).

Za zmínku stojí také válcové baterie s válcovanými elektrodami. Tyto moderní baterie lze vybíjet po dlouhou dobu proudem 7-10C. Na výše uvedených grafech vybíjení je vidět, že teplota OC má významný vliv na vlastnosti nikl-kadmiových baterií. Baterie má nejvyšší kapacitu při 20 stupních Celsia. S rostoucí teplotou se prakticky nemění. Když ale klesne na 0 stupňů, kapacita klesá tím rychleji, čím větší je hodnota vybíjecího proudu. Tento pokles kapacity je spojen s poklesem vybíjecího napětí, které je způsobeno zvýšením polarizace a ohmického odporu. Odpor se zvyšuje díky malému objemu elektrolytu.

Takže složení alkálie (elektrolytu) a její koncentrace výrazně ovlivňují vlastnosti baterie. Na tom závisí teplota tvorby solí, krystalických hydrátů, ledu a dalších prvků.

Pokud je elektrolyt zmrzlý, pak je výboj obecně vyloučen. Nižší hodnota Provozní teplota Ni-Cd baterie je ve většině případů minus 20 stupňů Celsia. U některých typů baterií je upraveno složení elektrolytu a spodní hranice teplotního rozsahu je prodloužena až na minus 40 stupňů Celsia.

Co ovlivňuje nabíjení Ni-Cd baterií?

Při nabíjení uzavřené nikl-kadmiové baterie je důležité omezit přebíjení. Při dobíjení se tlak uvnitř baterie zvyšuje v důsledku uvolňování kyslíku. Takže účinnost použití proudu klesá, když se blížíte ke 100. nabití.

Na obrázku níže můžete vidět grafy charakterizující závislost kapacity při vybíjení válcové baterie.

Nabíjení Ni-Cd baterií je povoleno v teplotním rozsahu 0-40 stupňů Celsia. Doporučený interval je 10-30 stupňů. Spotřeba kyslíku na kadmiové elektrodě se s poklesem teploty zpomaluje, což má za následek zvýšení tlaku. Pokud je teplota vyšší, než je doporučeno, pak potenciál stoupá a na kladné oxidoniklové elektrodě se začne velmi brzy uvolňovat kyslík. Při stejné teplotě se kyslík uvolňuje tím aktivněji, čím větší je nabíjecí proud. Rychlost příjmu kyslíku přitom zůstává téměř nezměněna. U této hodnoty tato hodnota závisí na konstrukci baterie, respektive na transportu kyslíku od kladné k záporné kadmiové elektrodě. To je ovlivněno hustotou rozložení, tloušťkou, strukturou elektrod a také materiálem separátoru a objemem elektrolytu.

Čím menší tloušťka elektrod a čím vyšší hustota jejich uspořádání, tím efektivnější bude proces nabíjení. V tomto ohledu jsou nejúčinnější válcové baterie s válcovanými elektrodami. U nich se účinnost nabíjení téměř nemění, když se proud změní z 0,1 na 1C. Výrobci nazývají standardní režim nabíjení, v důsledku čehož je baterie s napětím 1 volt plně nabita za 16 hodin proudem 0,1 kapacity. Některé modely vyžadují při nabíjení v tomto režimu 14 hodin. Konkrétní indikátory již závisí na konstrukčních prvcích a objemu aktivní hmoty.

Vše výše uvedené platí pro galvanostatický náboj. Jedná se o nabíjení při konstantní hodnotě proudu. Nabíjení však může být také provedeno s plynulým nebo postupným snižováním intenzity proudu v konečné fázi nabíjení. Pak v počáteční fázi může být proud nastaven mnohem vyšší standardní hodnota 0,1 kapacity. Často je opravdu potřeba zvýšit rychlost nabíjení. Problém je vyřešen použitím baterií, jejichž vlastnosti umožňují efektivně přijímat vysokohustotní náboj. Proud je udržován konstantní po celou dobu nabíjení. Zlepšují se také řídicí systémy, které neumožňují přebíjení baterie.

Válcové nikl-kadmiové baterie se obvykle nabíjejí v následujících režimech:

6-7 hodin proud 0,2 kapacity;
3-4 hodiny s proudem 0,3 kapacity.

Při akceleraci se nedoporučuje povolit dobití více než 120-140 procent. Pak bude kapacita poskytnuta ne menší než nominální hodnota. Ni-Cd akumulátory pro práci ve zrychlených režimech se nabíjejí ještě rychleji (cca jedna hodina). Ve druhém případě je však zapotřebí regulace napětí a teploty. V opačném případě může kvůli rychlému nárůstu tlaku začít proces degradace baterie.

Po dokončení nabíjení v uzavřené baterii se stále uvolňuje kyslík v důsledku oxidace hydroxidových iontů na kladné elektrodě. V důsledku procesu samovybíjení se potenciál snižuje a proces vývoje kyslíku se postupně snižuje a rovná se jeho absorpci na kadmiové elektrodě. Poté tlak klesá. O tom je podrobně rozebráno na uvedeném odkazu.

Provoz nikl-kadmiových baterií (Ni-Cd)

Postupně během provozu nikl-kadmiových baterií v nich dochází ke změnám, které ovlivňují výkon. Tyto změny způsobují postupný pokles napětí baterie a snížení její vybíjecí kapacity.

Jaké faktory vedou k selhání Ni-Cd baterií:

Zmenšení pracovní plochy elektrod;
ztráta aktivní hmoty elektrod;
změna složení a objemu alkalického elektrolytu, stejně jako jeho redistribuce v baterii;
výskyt netěsností podél vodičů způsobených růstem dendritů kadmia;
procesy, které jsou spojeny s nevratnou spotřebou vody a kyslíku;
rozklad organické hmoty.

Změny kladné elektrody (oxid niklu)

Po určitém, dostatečně velkém, počtu cyklů se změní hustota aktivní hmoty kladné elektrody. Dochází k tzv. bobtnání elektrody oxidu niklu. Navíc jeho síla klesá. V důsledku toho se snižuje kvalita kontaktu mezi aktivní hmotou a základnou elektrody. V důsledku toho klesá elektrická vodivost elektrody a snižuje se kapacita baterie.

Pokles pevnosti kladné elektrody je způsoben především pravidelným přebíjením. Jak je uvedeno výše, je to doprovázeno uvolňováním kyslíku v utěsněném pouzdře baterie. U baterií s cermetovými elektrodami jsou tyto změny pozorovány v mnohem menší míře. Během provozu nikl-kadmiových baterií je pozorován nárůst krystalů aktivní hmoty. To vede ke snížení pracovní plochy elektrod a poklesu kapacity.

Změny v záporné elektrodě (kadmium)

Na kadmiové elektrodě je hlavním procesem způsobujícím její degradaci migrace aktivní hmoty. U Ni-Cd baterie, která se používá již delší dobu, lze aktivní hmotu záporné elektrody nalézt jak v separátoru, tak na kladné elektrodě. V důsledku toho dochází ke ztrátě aktivní hmoty a také k zablokování povrchové vrstvy záporné elektrody.

To zhoršuje přístup alkalického elektrolytu hluboko do elektrody. V důsledku toho se zvyšuje vnitřní odpor baterie. Migrace aktivní hmoty a růst dendritů přes separátor ke kladné elektrodě způsobuje zkraty a zvýšení samovybíjení. Stejně jako v oxid-niklové elektrodě, tak i v kadmiové se krystaly zvětšují a aktivní hmota bobtná.

Životnost nikl-kadmiové baterie snižují i další nevratné procesy. Zejména díky vysokému oxidačnímu potenciálu kladné elektrody dochází na ní k oxidaci organických nečistot. Jedná se o speciální stabilizační a aktivační přísady v tomto typu baterie. Cermetový základ elektrody při její oxidaci spotřebovává vodu a uvolňuje hydroxid nikelnatý (Ni (OH) 2).

Zvýšení tlaku v nikl-kadmiové baterii má také škodlivý vliv na stav baterie. Když se kapacita kadmiové elektrody sníží, změní se rovnováha kapacit kladných a záporných desek. V důsledku toho jsou vytvořeny podmínky pro vývoj vodíku. Na nízká rychlost rekombinace se začne hromadit vodík a hrozí prudké zvýšení tlaku. Tento vzor je často vidět v rychlé nabíjení. U prizmatických a diskových modelů Ni-Cd baterií může dojít při zvýšeném tlaku k deformaci pouzdra. Těsnost lze zachovat, ale naruší se hustota sestavy, zvýší se vnitřní odpor baterie a sníží se vybíjecí napětí.

Stojí za to připomenout, že vodík se také hromadí, když je baterie neustále vybíjena na 0 voltů. Uvnitř baterie je navíc dusík, který se tam dostane při utěsnění. Takže uvnitř stále dochází ke snížení dusičnanů v elektrolytu. To také způsobuje zvýšení tlaku. Alkalické nikl-kadmiové baterie mají nouzový ventil k uvolnění tlaku. Ale to se děje jednou, protože v chemickém prvku dochází k nevratným změnám.

Alkalický elektrolyt také přispívá k poklesu výkonu Ni-Cd baterie. Přesněji změna jeho složení a objemu. V důsledku změny struktury a bobtnání elektrod dochází k odčerpávání elektrolytu. V důsledku toho se zvyšuje vnitřní odpor baterie. Složení elektrolytu se postupně mění. Oproti výchozímu stavu se může výrazně zvýšit objem uhličitanů. Elektrická vodivost elektrolytu klesá a parametry baterie se během vybíjení zhoršují. To je patrné zejména při nízkých teplotách.

Jak provoz a teplota ovlivňují degradační proces

Jedním z nejdůležitějších faktorů ovlivňujících proces degradace nikl-kadmiové baterie je teplota. Na každých deset stupňů zvýšení teploty se chemické procesy urychlí dvakrát až čtyřikrát.

Vliv teploty je ještě výraznější se zvyšujícím se nabíjecím proudem, protože to způsobuje zahřívání baterie při přebíjení. Pokles kapacity kadmiového elektrolytu při nízké teplotě převýší pokles kapacity kladné elektrody. To ukládá určitá omezení pro používání baterií v severních oblastech. V takové situaci se při nabíjení zvyšuje rychlost vývoje vodíku.

O procesu degradace nikl-kadmiových baterií velký vliv vyjadřuje povahu vykořisťování. Co je zde zahrnuto:

hloubka a způsob vypouštění;
režim nabíjení;
časový interval m/y nabíjení a vybíjení (pokud je cyklování nepřetržité);
doby skladování a provozu.

Na níže uvedeném grafu můžete vidět výdrž baterie v cyklech v závislosti na hloubce vybití.

Nutno podotknout, že Ni-Cd baterie mají poměrně vysokou odolnost proti náhodnému přebití. Pokud k nadměrnému vybití dochází zřídka, pak se vodík snadno rekombinuje. Po odstranění polarizace se napětí baterie obnoví.

Při konstantním dobíjení nikl-kadmiových baterií je nutné zajistit proud rovnající se 0,03-0,05 jmenovité kapacity. Pokud je baterie neustále provozována v tomto režimu, pak kromě velikosti proudu ovlivňuje i teplota OS. Když teplota stoupá, zvyšuje se produkce kyslíku. To urychluje degradaci baterie. Aby fungovaly s nepřetržitým dobíjením (teplota 50-55 stupňů Celsia), byly vytvořeny speciální modely válcové akumulátory. Mají válcové elektrody s životností minimálně 4 roky. Tyto baterie mají upravené složení elektrolytu a byly připraveny pro urychlení vstřebávání plynů.

Pokud vybijete Ni-Cd baterii po dlouhém nabíjení, bude její kapacita o něco nižší než u baterií nabíjených od nuly. Tento jev je však dočasný a kapacita se vrátí do normálu po několika cyklech nabití a vybití.

Značení alkalických nikl-kadmiových baterií (Ni-Cd)

Označení Ni-Cd baterií může vypadat takto:

40 HK, K, L, H; 250 P(P), K

Symboly znamenají následující:

40 - počet baterií v baterii nebo bateriové sadě;
NK, K - nikl-kadmiového typu baterie (označení NK odpovídá TU 16-90 ILVE.563330.001TU, označení K odpovídá IEC 623, GOST R IEC 60623-2002);
L, H - typ Ni-Cd baterie v závislosti na režimu vybíjení (L - režim dlouhého vybíjení, H - režim krátkého vybíjení);
250 - hodnota jmenovité kapacity (ampérhodiny);
R(P) - plastová verze zásobníku akumulátoru;
K - rámová verze baterie.

Výhody a nevýhody nikl-kadmiových baterií (Ni-Cd)

Na závěr si stručně připomeňme výhody a nevýhody nikl-kadmiových baterií.

Výhody Ni-Cd baterií

Velký počet cyklů nabití a vybití (více než 1000);
Dlouhá životnost bez ohledu na stupeň nabití;
Rychlý a snadný způsob nabíjení;
Vydržet vážné zatížení;
Je možné pracovat při nízkých teplotách;
Dobře se hodí pro drsné provozní podmínky;
Udržujte kapacitu při nízkých teplotách;
Jsou levné.

Nevýhody Ni-Cd baterií

Paměťový efekt a potřeba práce na jeho odstranění;
Dostatečně vysoký stupeň samovybíjení;
Nízká hustota energie ve srovnání s jinými typy baterií;
Toxicita materiálů. To platí zejména pro kadmium. V řadě zemí je výroba a používání takových baterií zakázáno. K jejich likvidaci je zapotřebí speciální vybavení a technologie.

To je vše, co jsem vám chtěl nyní říci o nikl-kadmiových bateriích. Máte-li dotazy nebo dodatky k tématu, zanechte je v komentářích.

Publikoval v

Kadmiová baterie je oblíbeným zdrojem energie, která se používá pro kompletaci domácích spotřebičů. Jsou klasifikovány jako alkalické typy. Jsou vybaveny těmi jednotkami a zařízeními, které nemohou obsahovat jiné modely.

Do složení nikl-kadmiových baterií se zavádějí záporné a kladné svorky s proudem, k jejichž oddělení se používá separátor. Vnitřní část naplněné alkalickou elektrolytickou směsí. Pouzdro pro nikl-kadmiové baterie je připraveno ze speciálního kovu, hermeticky uzavřené.

Pro zajištění lepšího kontaktu se k přípravě elektrod používá fólie, která se vyznačuje malou tloušťkou. Pro konstrukci separátoru, který je v nikl-kadmiových bateriích soustředěn mezi vývody, se používají tkané suroviny. Koneckonců, neinteraguje s alkalickým elektrolytem.

Bór se používá k připojení baterie k jiným nikl-kadmiovým zdrojům energie. Konstrukce zařízení nikl-kadmiové baterie zahrnuje svařované spoje, které zajišťují těsné spojení.

Výhody nikl-kadmiového napájecího zdroje

Počet cyklů vybití a nabití dosahuje 1 000 nebo více.
Doba skladování takových zařízení je dlouhá. Stupeň nabití jednotky přitom tento indikátor neovlivňuje.
Technologie nabíjení nikl-kadmiových baterií je poměrně jednoduchá. Zvládnou jej i začínající motoristé.
Takové zdroje je možné provozovat v zimě, v náročných podmínkách.
Kapacita neklesá ani při teplotách pod nulou.

Negativní stránky

Zařízení mají takovou vlastnost jako "paměťový efekt". K jeho odstranění je potřeba určitá opatření.
Zvyšuje se úroveň samovybíjení.
Pokud porovnáme cd baterie s jinými zdroji energie, můžeme rozlišit jejich nízkou energetickou hustotu.
Pro přípravu byly použity toxické složky. Některé státy proto takové baterie nepoužívají, nevyrábějí.
K likvidaci takových jednotek se používá vhodné vybavení. U nás se připravují zařízení na recyklaci a zpracování pro nikl-kadmiové jednotky.

Nabíjení, vybíjení nikl-kadmiových baterií

Proces vypouštění

Parametry vybíjení napájecího zdroje do značné míry závisí na konstrukčních prvcích, vlastnostech elektrod a proudových přívodech. Předurčují také velikost napětí a vnitřního odporu.

Bitové parametry závisí na:

Vlastnosti a konstrukce separátoru.
Stavte kvalitu.
Množství elektrolytického složení, kterým je tělo naplněno.
Jiný.

Při dlouhém vybíjení zdroje nicd odborníci doporučují používat diskové baterie, které jsou doplněny velkorozměrovými lisovanými přívody. Proto s malým nárůstem proudu klesá vybíjecí kapacita, stejně jako napětí. Za účelem optimalizace tohoto indikátoru se tloušťka vodičů snižuje, počet se zvyšuje.

Maximální hodnota kapacity je pozorována při pokojové teplotě. Další zvýšení teploty tento parametr neovlivňuje. Záporná teplota vyvolává pokles vybíjecího napětí, zvýšení vybíjecího proudu.

Použití šroubováků, které jsou vybaveny nikl-kadmiovými zdroji energie, vyžaduje v zimě opatrnost.

Proces nabíjení

V procesu nabíjení ni cd baterií je nutné zavést omezení nabíjení. V procesu dobíjení uvnitř pouzdra totiž stoupá tlak, vzniká kyslík a klesá aktuální aplikační koeficient.

Jak nabíjet ni cd baterii? Pro úplné obnovení nabití je třeba nahlásit kapacitu 150-160 procent. Teplotní rozsah - 0-+35 stupňů. Pokud nezohledníte teplotní rozsah, tlak se zvýší. Prostřednictvím nouzového ventilu se uvolní směs kyslíku. Proto je důležité předem určit, jak správně nabíjet baterii.

Vybitá nikl-kadmiová baterie se nabíjí v různých režimech. Doba nabíjení závisí na zvoleném režimu.

Proud 0,2 z celkové kapacity po dobu 7 hodin.
Proud 0,3 z celkové kapacity není delší než 4 hodiny.

Při nabíjení jednotky ve zrychleném režimu (proudem 0,4 dostupné kapacity) je přebíjení zakázáno, protože to povede ke snížení kapacity. Pomocí příslušných zařízení můžete nastavit, jak moc se zdroj nabíjí. Při práci s proudy se používá ampérmetr. K určení počtu voltů použijte voltmetr nebo multimetr.

Nabíječka pro nikl-kadmiové baterie

K nabíjení ni cd baterií se používají reverzibilní a automatické nabíječky.

Automatická ni cd nabíječka se snadno používá. S ním můžete dobít 2-4 baterie do šroubováku nebo jiných domácích spotřebičů. Po vložení baterie do paměti se nastaví režim, číslo. Poté je jednotka připojena k síti.

Automatické modely jsou vybaveny indikátory, které určují stav nabitých zdrojů energie při práci s proudem. Taková zařízení jsou vhodná i pro vybíjení ni cd baterií.

Pulzní nabíječky mají složitější konstrukci. Lze je použít při práci se značným proudem. Vzhledem k tomu, že jsou klasifikovány jako profesionální jednotky, je před použitím studováno, jak nabíjet zdroj energie, jak nastavit požadované parametry.

Reverzní (pulzní) modely jsou vhodné pro cyklické napájení nabíjecího a vybíjecího proudu. Při vybíjení a nabíjení jsou předem určeny parametry proudu a napětí.

Vlastnosti použití

Dlouhodobý provoz ovlivňuje fungování a výkon kadmium-niklových baterií. Následující vede ke zhoršení výkonu a selhání:

Pracovní plocha vodivých vodičů je zmenšena.
Aktivní hmotnost vodičů s proudem je výrazně snížena.
Alkalické elektrolytické složení mění složení, je nesprávně redistribuováno podél zdroje energie.
K úniku dochází prostřednictvím vodivých prvků. V důsledku toho dochází k vybíjení nabitého zdroje energie dostatečně rychle.
Zvyšuje se spotřeba kapaliny, kyslíku. Při nadměrném uvolňování kyslíku se proces stává nevratným.
Organické sloučeniny se začnou rozkládat.

Rekuperace nikl-kadmiových baterií

Postup obnovy nikl-kadmiových baterií, které se používají k dokončení šroubováku, jiné přenosné jednotky, nějakou dobu trvá. Protože náklady na takové baterie jsou vysoké, měli byste si před implementací prostudovat funkce.

Ve skutečnosti obnovujeme nikl-kadmiovou baterii šroubováku impulsní proud, který se podává během 2-4 sekund. Aktuální hodnota přesahuje kapacitní parametry 10 nebo vícekrát.

Před obnovením baterie jsou připraveny určité prvky a nástroje:

Efektivní napájecí zdroj se silnými indikátory proudu. Jako baterie se používá autobaterie.
Svorky.
Dráty.
Multimetr, který řídí napětí.
Ochranné předměty.

Postup obnovy zahrnuje určité činnosti:

Jednotka ručního nářadí nebo samostatná baterie má kladný a záporný kontakt.
Pomocí svorek nebo aligátorových svorek, stejně jako kusů drátu, jsou připojeny mínusy.
Druhý konec drátu je přitlačen ke kladnému kontaktu. Délka drátového kontaktu je 1-2 sekundy (lze ji prodloužit až na 3 sekundy). Takové akce zaberou trochu času. Při kontaktu se ujistěte, že se dráty nepřilepí k bloku, baterii.

Po jednom cyklu se pomocí multimetru změří úroveň napětí. Jakmile je napětí obnoveno, přejdou na sadu kapacity. Za účelem obnovení a opravy napájení se provedou 2-4 cykly.

Tato technika přináší očekávaný efekt pouze na krátkou dobu. Mění se totiž elektrolytické složení a mění se i jeho objem. V důsledku toho nelze baterie dlouhodobě používat jako zdroje.

Modernizovaná metodika

Aby bylo možné obnovit nikl-kadmiové baterie vlastními rukama a zajistit jejich dlouhodobý provoz, provádějí se následující kroky:

Všechny baterie jsou pečlivě zkontrolovány, změřeno napětí. Ty prvky, na kterých je napětí blízké nule, jsou staženy.
V korpusu se pomocí vhodného nástroje připraví otvory pro nalití 1 cm3 destilované vody.
Napájecí zdroje se nechají krátkou dobu stát, poté se znovu zkontroluje napětí.
Pokud je výkon baterie obnoven, jsou vytvořené otvory ošetřeny tmelem, pájením.
Blok je doplněn bateriemi, opakovaně se nabíjí. Přenosný nástroj je připraven k použití, jakmile indikátor na nabíječce změní barvu. Pro tyto účely se vyplatí používat pulzní nabíječky, které se vyznačují rozsáhlou funkčností a vysoce kvalitním vybavením.
Při nulovém napětí se do baterie opět přivádí destilovaná voda.
Postup se opakuje, dokud není dosaženo pozitivního výsledku.

Funkce úložiště

Pro kadmiové baterie zpracovali provozní řád specialisté. Pokyny popisují, jak uchovávat napájecí zdroje. Bylo stanoveno několik základních pravidel.

Zdroje ni CD skladujte pouze při úplném vybití. Pro tyto účely používejte nabíječky, které jsou vybaveny příslušnou funkcí. K vyprazdňování se používají i žárovky s příslušným počtem ampér.

Správně připravené baterie lze skladovat po dlouhou dobu. Změny teploty nemají vliv na stav a výkon.

Místnosti slouží k uskladnění nikl-kadmiových baterií. Koneckonců, teplotní výkyvy nevyvolávají vybíjení, spuštění nevratných procesů.

Přestože jsou nikl-kadmiové baterie skladovány po dlouhou dobu, v určité fázi je potřeba likvidace. Chcete-li to provést, kontaktujte organizaci, která takové procesy provádí.

Účinnost nikl-kadmiových baterií je těžké přeceňovat. Doplňují přenosné nástroje používané v životě i v průmyslu. Při správném zacházení, dodržování bezpečnostních předpisů a provozních podmínek přesahuje doba používání pět let.

Video o nikl-kadmiových bateriích

(NiMH) a lithium-iontové (Li-ion) baterie, které je nutné udržovat nabité.

Historie vynálezu

V roce 1899 Waldmar Jungner Ze Švédska vynalezl nikl-kadmiovou baterii, ve které byl nikl použit jako kladná elektroda a kadmium jako záporná elektroda. O dva roky později Edison navrhl alternativní design, nahrazující kadmium železem. Vzhledem k vysokému (ve srovnání se suchým resp olověné baterie) nákladů, praktické použití nikl-kadmiových a nikl-železných baterií bylo omezené.

Po vynálezu v roce 1932 Schlecht A Ackerman Lisovaná anoda prošla mnoha vylepšeními vedoucími k vyššímu zatěžovacímu proudu a zvýšené životnosti. Dnes dobře známá uzavřená nikl-kadmiová baterie se stala dostupnou až po vynálezu Newman (Neumann) plně utěsněný prvek v roce 1947.

Princip fungování

Princip činnosti nikl-kadmiových baterií je založen na reverzibilním procesu:

2NiOOH + Cd + 2H 2 O ↔ 2Ni(OH) 2 + Cd(OH) 2 E 0 = 1,30 V.

Niklová elektroda je pasta z hydroxidu nikelnatého smíchaná s vodivým materiálem a nanesená na ocelové síti, zatímco kadmiová elektroda je ocelová síťka s houbovitým kadmiem vlisovaným do ní. Prostor mezi elektrodami je vyplněn rosolovitou směsí na bázi vlhké alkálie, která mrzne při -27°C. Jednotlivé články jsou sestavovány do baterií s měrnou energií 20–35 W*h/kg a dlouhou životností - několik tisíc nabíjecích-vybíjecích cyklů.

Možnosti

Teoretický obsah energie: 237 Wh/kg
Měrná energetická náročnost: 45–65 Wh/kg
Měrná hustota energie: 50–150 Wh/dm³
Specifický výkon: 150…500 W/kg
EMF = 1,37
Provozní napětí = 1,35 ... 1,0 V
Normální nabíjecí proud \u003d 0,1 ... 1 C, kde C je kapacita
Životnost: cca 100-900 nabíjecích/vybíjecích cyklů.
Samovybíjení: 10 % měsíčně
Provozní teplota: -50…+40 °C

V současné době je použití nikl-kadmiových baterií z ekologických důvodů velmi omezené, takže se používají pouze tam, kde použití jiných systémů není možné, konkrétně v zařízeních vyznačujících se vysokými vybíjecími a nabíjecími proudy. Typickou baterii létajícího modelu lze nabít za půl hodiny a vybít za pět minut. Díky velmi nízkému vnitřnímu odporu se baterie nezahřívá ani při nabíjení vysokými proudy. Teprve při plném nabití baterie začíná znatelné zahřívání, které většina nabíječek využívá jako signál pro ukončení nabíjení. Konstrukčně jsou všechny nikl-kadmiové baterie vybaveny odolným utěsněným pouzdrem, které odolá vnitřnímu tlaku plynů v náročných provozních podmínkách.

Vybíjecí cyklus začíná při 1,35 V a končí při 1,0 V (respektive 100 % kapacity a 1 % zbývající kapacity)

Elektrody nikl-kadmiových baterií jsou vyráběny jak lisováním z plechu, tak lisováním z prášku. Lisované elektrody jsou technologicky vyspělejší, levnější na výrobu a mají vyšší provozní kapacitu, a proto všechny baterie pro domácnost mají lisované elektrody. Lisované systémy však podléhají tzv. „paměťovému efektu“. Paměťový efekt nastává, když je baterie nabitá dříve, než se skutečně vybije. V elektrochemickém systému baterie se objeví "extra" elektrická dvojvrstva a její napětí se sníží o 0,1 V. Typický regulátor zařízení využívajícího baterii interpretuje tento pokles napětí jako úplné vybití baterie a hlásí, že baterie je vybitá. "špatný". Ke skutečnému snížení spotřeby nedochází a dobrý ovladač dokáže zajistit plné využití kapacity baterie. V typickém případě však ovladač vyzve uživatele, aby provedl další a další nabíjecí cykly. A to vede k tomu, že uživatel s nejlepšími úmysly „zabije“ baterii vlastníma rukama. To znamená, že můžeme říci, že baterie selhává ani ne tak z „paměťového efektu“ lisovaných elektrod, ale z „efektu zapomnění“ levných ovladačů.

Domácí nikl-kadmiová baterie, vybitá a nabitá slabými proudy (například v dálkovém ovladači dálkové ovládání TV), rychle ztrácí kapacitu a uživatel ji považuje za mimo provoz. Podobně baterie, která byla nabíjena dlouhou dobu (například v systému nepřerušitelného napájení), ztratí kapacitu, ačkoli její napětí bude správné. To znamená, že nemůžete použít nikl-kadmiovou baterii v režimu vyrovnávací paměti. Jeden cyklus hlubokého vybití a následné nabití však kapacitu baterie plně obnoví.

Během skladování také NiCd baterie ztrácejí kapacitu, i když si zachovávají výstupní napětí. Aby nedocházelo k nesprávnému třídění při vyjímání baterií ze skladu, doporučuje se je skladovat ve vybité formě – poté budou baterie po prvním nabití zcela připraveny k použití. Pro úplné vybití baterie a vyrovnání napětí na každém vybitém prvku můžete ke každému prvku připojit řetězec dvou křemíkových diod a rezistoru, čímž omezíte napětí na 1-1,1 V na prvek. V tomto případě je úbytek napětí na každé křemíkové diodě 0,5–0,7 V, proto je nutné diody do řetězce vybírat ručně, například pomocí multimetru. Po dlouhodobém skladování baterie je nutné provést dva nebo tři cykly nabití / vybití proudem číselně rovným jmenovité kapacitě (1C), aby se dostala do provozního režimu a pracovala s plnou účinností.

Oblasti použití

Malé nikl-kadmiové baterie se používají v různých zařízeních jako náhrada za standardní galvanický článek, zejména pokud zařízení spotřebovává vysoký proud. Vzhledem k tomu, že vnitřní odpor nikl-kadmiové baterie je o jeden až dva řády nižší než u běžných mangan-zinkových a mangan-vzduchových baterií, je energie dodávána stabilněji a bez přehřívání.

Nikl-kadmiové baterie se používají v elektromobilech (jako trakce), tramvajích a trolejbusech (k napájení řídicích obvodů), říčních a námořních plavidlech. Jsou široce používány v letectví jako palubní baterie pro letadla a vrtulníky. Používají se jako zdroje energie pro samostatné šroubováky/šroubováky a vrtačky, je však tendence je nahrazovat silnoproudými bateriemi různých lithiových systémů.

Navzdory vývoji dalších elektrochemických systémů a zpřísňování ekologických předpisů zůstávají nikl-kadmiové baterie hlavní volbou pro vysoce spolehlivá zařízení s vysokou spotřebou energie, jako jsou potápěčská světla.

Dlouhá skladovatelnost, relativní nenáročnost na neustálou péči a kontrolu, schopnost stabilně pracovat v mrazu do -40°C a absence možnosti vznícení při odtlakování ve srovnání s lithiem, nízká měrná hmotnost ve srovnání s olovem a levnost v ve srovnání se stříbrno-zinkem menší vnitřní odpor, větší spolehlivost a mrazuvzdornost ve srovnání s NiMH způsobují stále rozšířené používání nikl-kadmiových baterií ve vojenské technice, letectví a přenosných radiokomunikacích.

Diskové nikl-kadmiové baterie

Nikl-kadmiové baterie jsou dostupné i v hermetickém „tabletovém“ provedení, jako baterie do hodinek. Elektrody v takové baterii jsou dvě lisované tenké tablety aktivní hmoty, složené do sáčku se separátorem a plochou pružinou a srolované do poniklovaného ocelového pouzdra o průměru mince. Používají se k napájení různých, většinou nízkopříkonových zátěží (proud C / 10-C / 5). Povolit pouze malé nabíjecí proudy, ne více než C / 10, protože rekombinace uvolněných plynů musí mít čas, aby došlo uvnitř pouzdra. Díky uzavřené konstrukci umožňují dlouhé dobíjení s nepřetržitou rekombinací a uvolňováním přebytečné energie ve formě tepla. Napětí takové baterie je nižší než u nehermetické baterie a během procesu vybíjení se mění jen málo v důsledku přebytku aktivní hmoty katody vytvořené pro urychlení rekombinace kyslíku.

Diskové baterie (zpravidla v bateriích po 3 kusech ve společném plášti, velikosti podobné sovětské D-0,06) byly široce používány v osobních počítačích vyrobených v letech 1980–90, zejména -286/386 a počátkem 486, k napájení nastavení energeticky nezávislé paměti (CMOS NVRAM) a hodin reálného času při vypnutém síťovém napájení. Životnost baterie v tomto režimu byla několik let, poté bylo nutné baterii, ve většině případů zapájenou do základní desky, vyměnit. S rozvojem technologie CMOS a snížením spotřeby energie NVRAM a RTC byly baterie nahrazeny jednorázovými lithiové články s kapacitou cca 200 mAh (CR2032 atd.), instalované v aretovaných zásuvkách a snadno vyměnitelné uživatelem, s podobnou dobou nepřetržitého provozu.

V SSSR byly diskové baterie prakticky jediné běžně dostupné baterie (kromě autobaterií a později NiCd velikosti AA pro 450 mAh). Na rozdíl od jednotlivé prvky, byla nabízena 9voltová baterie sedmi baterií D-0.1 s konektorem podobným Krone, který však nebyl součástí napájecího prostoru všech radiostanic, pro které byl určen. Dodávaly se pouze nejjednodušší nabíječky s proudem C / 10, které nabíjely baterii nebo baterii za cca 14 hodin (čas si řídil uživatel).

název baterie	průměr, mm	Výška, mm	Napětí, V	Kapacita, Ah	Doporučeno vybíjecí proud, mA	aplikace
D-0,03	11,6	5,5	1,2	0,03	3	kamery, Naslouchátka
D-0,06	15,6	6,4	1,2	0,06	12	fotoaparáty, fotografické expozimetry, sluchadla, dozimetry
D-0,125	20	6,6	1,2	0,125	12,5	dobíjecí elektrické svítilny [ ] , miniaturní rádia
D-0,26	25,2	9,3	1,2	0,26	26	dobíjecí elektrické svítilny, svítilny, kalkulačky (B3-36)
D-0,55	34,6	9,8	1,2	0,55	55	svítilny, dobíjecí elektrické svítilny, kalkulačky (B3-34)
7D - 0,125			8,4	0,125	12,5	výměna baterie Koruna

Výrobci

NiCd baterie vyrábí mnoho společností, včetně takových velkých mezinárodních společností jako GP Batteries, Samsung (pod značkou Pleomax), VARTA, GAZ, Konnoc, Metabo, EMM, Advanced Battery Factory, Panasonic/Matsushita Electric Industrial, Ansmann atd. Mezi domácí výrobci lze nazvat NIAI (vytvořeno na základě Central Battery Laboratory, 1946), Kosmos, CJSC Experimental Plant NIIKhIT, CJSC NIIKhIT-2.

Bezpečná likvidace

Tavení odpadních produktů NiCd baterií probíhá v pecích při vysoké teploty kadmium se za těchto podmínek stává extrémně těkavým, a pokud pec není vybavena speciálním záchytným filtrem, uvolňují se toxické látky (například výpary kadmia) do vnější prostředí, otrava okolních oblastí. V důsledku toho je zařízení na likvidaci dražší než zařízení na likvidaci olověných baterií.

viz také

Napište recenzi na článek "Niklo-kadmiová baterie"

Literatura

Khrustalev D. A. Akumulátory. M: Emerald, 2003.
Fedotov G. A. Elektrická a elektronická zařízení pro fotografii. L.: Energoatomizdat, 1984.
. Současné zdroje jsou chemické. Termíny a definice.
.

Poznámky

V tomto článku nebo sekci existují externí odkazy, ale zdroje jednotlivých prohlášení zůstávají nejasné kvůli nedostatku poznámek pod čarou.

Výroky ne, mohou být zpochybněny a odstraněny. Článek můžete vylepšit přidáním přesnějších odkazů na zdroje.



Galvanický článek

Elektrické baterie

palivové články

Modelky

přístroj

Výňatek charakterizující nikl-kadmiovou baterii

My to za vás vyčistíme. - A Timokhin, ještě neoblečený, běžel uklízet.
Princ chce.
- Který? Náš princ? - začaly mluvit hlasy a všichni spěchali, aby je princ Andrei dokázal uklidnit. Myslel si, že bude lepší nalít se do stodoly.
„Maso, tělo, židle a kanón [potrava pro děla]! - pomyslel si při pohledu na své nahé tělo a otřásl se ani ne tak zimou, ale znechucením a hrůzou, pro něj nepochopitelné, při pohledu na to obrovské množství těl splachujících se ve špinavém rybníku.
7. srpna kníže Bagration napsal ve svém táboře v Michajlovce na Smolenské silnici toto:
"Vážený pane, hrabě Alexej Andrejevič."
(Napsal Arakčeevovi, ale věděl, že jeho dopis bude číst panovník, a proto, pokud to mohl udělat, zvažoval každé jeho slovo.)
Myslím, že pan ministr již informoval o přenechání Smolenska nepříteli. Smutně to bolí a celá armáda je zoufalá, že nejdůležitější místo bylo marně opuštěno. Já jsem se ho osobně zeptal tím nejpřesvědčivějším způsobem a nakonec jsem napsal; ale nic s ním nesouhlasilo. Přísahám vám na svou čest, že Napoleon byl v takovém pytli jako nikdy předtím a mohl ztratit polovinu armády, ale nedobýt Smolensk. Naše jednotky bojovaly a bojují jako nikdy předtím. Držel jsem se s 15 000 přes 35 hodin a porazil je; ale nechtěl zůstat ani 14 hodin. Je to ostuda a skvrna na naší armádě; a on sám, jak se mi zdá, by neměl žít ve světě. Pokud říká, že ztráta je velká, není to pravda; možná kolem 4 tisíc, víc ne, ale ani to ne. Minimálně deset, jak se má, válka! Ale nepřítel ztratil propast ...
Co stálo za to zůstat dva dny? Alespoň by odešli; neboť neměli vodu k pití pro lidi a koně. Dal mi slovo, že neustoupí, ale najednou poslal do noci rozkaz, že odchází. Je tedy nemožné bojovat a brzy můžeme přivést nepřítele do Moskvy ...
Říká se, že přemýšlíte o světě. Usmířit se, nedej bože! Po všech těch darech a po takových extravagantních ústupech se rozhodněte: obrátíte proti sobě celé Rusko a každý z nás ho z hanby přinutí nosit uniformu. Pokud už to takhle dopadlo, musíme bojovat, dokud Rusko může a dokud jsou lidé na nohou...
Musíte vést jednoho, ne dva. Váš ministr může být dobrý ve službě; ale generál je nejen špatný, ale také špinavý, a byl mu dán osud celé naší vlasti... já se opravdu zblázním mrzutostí; Odpusťte mi, že píšu směle. Je vidět, že panovníka nemiluje a přeje smrt nám všem, kdo ministrovi radí uzavřít mír a velet armádě. Takže vám píšu pravdu: připravte milici. Neboť ministr tím nejšikovnějším způsobem vede hosta do hlavního města. Pobočník Wolzogen dává celé armádě velké podezření. Je prý napoleonštější než náš a vše radí ministrovi. Jsem vůči němu nejen zdvořilý, ale poslouchám jako desátník, i když starší než on. To bolí; ale miluji svého dobrodince a panovníka, poslouchám. Je jen škoda pro panovníka, že svěřuje tak slavnou armádu. Představte si, že naším ústupem jsme ztratili lidi z únavy a více než 15 tisíc v nemocnicích; a kdyby zaútočili, nestalo by se to. Řekněte proboha, že naše Rusko - naše matka - řekne, že se tak bojíme a proč dáváme tak dobrou a horlivou Vlast bastardům a vštípíme nenávist a hanbu do každého tématu. Čeho se bát a koho se bát?. To, že je ministr nerozhodný, zbabělý, hloupý, pomalý a všechno má špatné vlastnosti, není moje chyba. Celá armáda úplně pláče a nadává mu k smrti…“

Mezi nesčetnými děleními, která lze v životních jevech provést, je lze všechny rozdělit na ta, v nichž převládá obsah, a jiná, v nichž převládá forma. Mezi ně lze na rozdíl od venkovského, zemského, provinčního, dokonce i moskevského života zařadit život v Petrohradě, zejména salonní. Tento život je neměnný.
Od roku 1805 jsme se smiřovali a hádali s Bonapartem, vytvářeli jsme konstituce a bourali je a salon Anny Pavlovny a salon Heleny byly úplně stejné, jako byly jeden před sedmi lety a druhý před pěti lety. Stejně tak Anna Pavlovna mluvila se zmatkem o úspěších Bonaparta a viděla jak v jeho úspěších, tak ve shovívavosti evropských panovníků zlomyslné spiknutí, s jediným cílem – nepříjemností a úzkostí onoho dvorského kruhu, z něhož Anna Pavlovna byla zastupitelka. Stejně tak s Helenou, kterou sám Rumjancev poctil svou návštěvou a považoval ji za pozoruhodně inteligentní ženu, stejně jako v roce 1808, tak v roce 1812 s nadšením mluvili o velkém národu a skvělé osobě a s lítostí hleděli na přestávku s Francií, která měla podle lidí, kteří se sešli v salonu Helen, skončit v míru.
Nedávno, po příchodu panovníka z armády, nastalo v těchto protilehlých kruzích v salonech určité vzrušení a byly proti sobě provedeny nějaké demonstrace, ale směr kruhů zůstal stejný. Do okruhu Anny Pavlovny byli přijati pouze zarytí legitimisté z Francouzů a zde byla vyslovena vlastenecká myšlenka, že není třeba chodit do francouzského divadla a že údržba družiny stojí stejně jako údržba celého objektu. Vojenské události byly netrpělivě sledovány a šířily se ty nejpřínosnější zvěsti pro naši armádu. V Helenině kruhu, Rumjancevovi, Francouzovi, byly vyvráceny fámy o krutosti nepřítele a válce a probírány všechny Napoleonovy pokusy o smíření. V tomto kruhu byli vyčítáni ti, kteří radili příliš ukvapené rozkazy, aby se připravily na odjezd ke kazaňskému dvoru a ženským vzdělávacím institucím pod záštitou císařovny matky. Obecně byla celá záležitost války prezentována v Helenině salonu jako prázdné demonstrace, které velmi brzy skončí mírem, a názor Bilibina, který byl nyní v St., si myslí, že problém vyřeší. V tomto kruhu ironicky a velmi chytře, i když velmi opatrně, zesměšňovali moskevskou rozkoš, o níž zpráva dorazila s panovníkem do Petrohradu.
V okruhu Anny Pavlovny naopak tyto slasti obdivovali a mluvili o nich, jak říká Plutarchos o starcích. Spojnicí mezi oběma kruhy byl kníže Vasilij, který zastával všechny stejné důležité pozice. Šel k ma bonne amie [své důstojné přítelkyni] Anně Pavlovně a šel do dans le salon diplomatique de ma fille [do diplomatického salonu své dcery] a často, během neustálého stěhování z jednoho tábora do druhého, byl zmaten a řekl Anně Pavlovně, že to bylo nutné mluvit s Helen a naopak.
Krátce po příchodu panovníka začal princ Vasilij mluvit s Annou Pavlovnou o válečných záležitostech, krutě odsuzoval Barclaye de Tolly a byl nerozhodný, koho jmenovat vrchním velitelem. Jeden z hostů, známý jako un homme de beaucoup de merite [muž velkých zásluh], řekl, že viděl Kutuzova, který byl nyní zvolen náčelníkem St., že Kutuzov bude osobou, která splní všechny požadavky.
Anna Pavlovna se smutně usmála a všimla si, že Kutuzov, kromě problémů, panovníkovi nic nedal.
"Mluvil jsem a mluvil ve shromáždění šlechty," přerušil ho princ Vasilij, "ale oni mě neposlouchali. Řekl jsem, že jeho zvolení do čela milice by panovníka nepotěšilo. Neposlouchali mě.
"Všechno je to nějaká mánie," pokračoval. - A před kým? A to všechno proto, že chceme opičit hloupé moskevské lahůdky, “řekl princ Vasilij, na okamžik zmatený a zapomněl, že Helena se musela moskevským lahůdkám smát, zatímco Anna Pavlovna je musela obdivovat. Ale hned se vzpamatoval. - No, je správné, aby hrabě Kutuzov, nejstarší generál v Rusku, seděl v komoře, et il en restera pour sa peine! [Jeho nesnáze přijdou nazmar!] Je možné ustanovit člověka, který neumí sedět na koni, usne na radě, mužem těch nejhorších mravů! V Bukurešti se osvědčil! Nemluvím o jeho kvalitách generála, ale je možné v takové chvíli jmenovat zchátralého a slepého člověka, jen slepého? Slepý generál bude dobrý! Nic nevidí. Zahrajte si na slepého muže... nevidí absolutně nic!
Nikdo proti tomu nic nenamítal.
24. července to bylo naprosto správné. Ale 29. července byla Kutuzovovi udělena knížecí důstojnost. Knížecí důstojnost mohla znamenat i to, že se ho chtěli zbavit – a proto byl úsudek prince Vasilije nadále správný, i když s jeho vyjádřením nyní nespěchal. Ale 8. srpna byl shromážděn výbor z generálního polního maršála Saltykova, Arakčeeva, Vjazmitinova, Lopukhina a Kochubeje, aby projednal válečné záležitosti. Výbor rozhodl, že neúspěchy byly způsobeny rozdíly ve velení, a přestože osoby, které výbor tvořily, znaly panovníkův odpor ke Kutuzovovi, výbor po krátké poradě navrhl jmenovat Kutuzova vrchním velitelem. A téhož dne byl Kutuzov jmenován zplnomocněným velitelem armád a celého regionu obsazeného vojsky.
Dne 9. srpna se princ Vasilij opět setkal u Anny Pavlovny s l "homme de beaucoup de merite [osoba velké důstojnosti]. L" homme de beaucoup de merite se dvořil Anně Pavlovně u příležitosti touhy jmenovat císařovnu Marii Fedorovnu správce ženského vzdělávacího ústavu. Princ Vasilij vstoupil do místnosti s výrazem šťastného vítěze, muže, který dosáhl cíle svých tužeb.
– Eh bien, vous save la grande nouvelle? Le princ Koutouzoff est marechal. [No, znáte tu skvělou zprávu? Kutuzov - polní maršál.] Všechny neshody jsou u konce. Jsem tak šťastný, tak rád! - řekl princ Vasilij. – Enfin voila un homme, [Konečně je to muž.] – řekl a významně a přísně se rozhlédl po všech v obývacím pokoji. L "homme de beaucoup de merite, navzdory své touze získat místo, nemohl princi Vasilijovi nepřipomenout jeho předchozí úsudek." (Bylo to nezdvořilé jak před princem Vasilijem v salonu Anny Pavlovny, tak před Annou Pavlovnou , který zprávu přijal stejně radostně, ale neodolal.)
- Mais on dit qu "il est aveugle, mon princi? [Ale oni říkají, že je slepý?] - řekl a připomněl princi Vasilijovi jeho vlastní slova.
- Allez donc, il y voit assez, [Eh, nesmysl, vidí dost, věř mi.] - řekl princ Vasilij svým basovým, rychlým hlasem s kašlem, tím hlasem a kašlem, s nímž vyřešil všechny potíže. "Allezi, il y voit assez," opakoval. „A za co jsem rád,“ pokračoval, „je to, že mu panovník dal úplnou moc nad všemi armádami, nad celým regionem, moc, kterou žádný vrchní velitel nikdy neměl. Tohle je další autokrat,“ uzavřel s vítězným úsměvem.
"Dej Bůh, chraň," řekla Anna Pavlovna. L "homme de beaucoup de merite, stále nový ve dvorské společnosti, který si přeje pochlebovat Anně Pavlovně a chránit její dřívější názor před tímto rozsudkem, řekl.
- Říká se, že panovník neochotně přenesl tuto moc na Kutuzova. Na dit qu "il rougit comme une demoiselle a laquelle on lirait Joconde, en lui disant: "Le souverain et la patrie vous decernent cet honneur." [Říkají, že se červenal jako mladá dáma, která by četla Joconde, když mu to řekli : "Vládce a vlast tě odměňují touto ctí."]
- Peut etre que la c?ur n "etait pas de la partie, [Srdce se možná tak docela nezúčastnilo,] - řekla Anna Pavlovna.
"Ach ne, ne," přimlouval se princ Vasilij vroucně. Nyní se nemohl Kutuzovovi nikomu poddat. Podle prince Vasilije byl nejen Kutuzov sám dobrý, ale všichni ho zbožňovali. "Ne, to nemůže být, protože panovník ho dokázal ocenit už dříve," řekl.
"Jedině Bůh dej, aby princ Kutuzov," řekla Anpa Pavlovna, "převezme skutečnou moc a nedovolí nikomu, aby mu dal paprsky do kol - des batons dans les roues."
Princ Vasilij si okamžitě uvědomil, kdo to nikdo je. Zašeptal:
- Vím jistě, že Kutuzov jako nepostradatelná podmínka řekl, že dědic careviče by neměl být s armádou: Vous savez ce qu "il a dit a l" Empereur? [Víte, co řekl panovníkovi?] - A princ Vasilij zopakoval slova, jako by to řekl Kutuzov panovníkovi: "Nemohu ho potrestat, když udělá špatně, a odměnit ho, když udělá dobře." O! toto je nejchytřejší muž, princ Kutuzov, et quel caractere. Oh je le connais de longue rande. [a jakou postavu. Oh, znám ho už dlouho.]
"Dokonce říkají," řekl l "homme de beaucoup de merite, který stále neměl soudní takt, "že ti nejslavnější učinili nezbytnou podmínkou, aby sám panovník nepřišel do armády.
Jakmile to řekl, princ Vasilij a Anna Pavlovna se od něj v mžiku odvrátili a smutně, s povzdechem nad jeho naivitou, se na sebe podívali.

Zatímco se to dělo v Petrohradě, Francouzi už minuli Smolensk a přibližovali se stále blíž k Moskvě. Historik Napoleona Thiers, stejně jako ostatní historikové Napoleona, ve snaze ospravedlnit svého hrdinu říká, že Napoleon byl nevědomky přitahován k moskevským hradbám. Má pravdu, stejně jako všichni historikové, kteří hledají vysvětlení historických událostí ve vůli jedné osoby; má stejnou pravdu jako ruští historici, kteří tvrdí, že Napoleon byl do Moskvy přitahován dovednostmi ruských generálů. Zde kromě zákona zpětnosti (rekurence), který představuje vše, co prošlo jako příprava na dokonanou skutečnost, existuje i reciprocita, která to celé mate. Dobrý hráč, který v šachu prohrává, je upřímně přesvědčen, že jeho prohra byla způsobena jeho chybou, a hledá tuto chybu na začátku své hry, ale zapomíná, že na každém jeho kroku, v průběhu celé partie, byly takové chyby, že nikdo jeho krok nebyl dokonalý. Chyba, na kterou upozorňuje, je pro něj patrná jen proto, že jí nepřítel využil. Oč složitější než toto je tedy hra na válku odehrávající se za určitých časových podmínek a kde neživé stroje nevede pouze vůle, ale kde vše pramení z nesčetného střetu různých svévolí?

Všechny baterie jsou určeny pro opakované hluboké nabití-vybití.

Kladná elektroda (katoda) obsahuje oxid nikl-hydroxid NiOOH s grafitovým práškem (5-8 %) a záporná elektroda (anoda) obsahuje kovové kadmium Cd v práškové formě.

Baterie tohoto typu jsou často označovány jako válcované, neboť elektrody jsou srolovány do válce (role) spolu s oddělovací vrstvou, umístěné v kovovém pouzdře a naplněné elektrolytem. Separátor (separátor), navlhčený elektrolytem, izoluje desky od sebe. Je vyrobena z netkaného materiálu, který musí být odolný vůči alkáliím. Nejběžnějším elektrolytem je hydroxid draselný KOH s přídavkem hydroxidu lithného LiOH, který podporuje tvorbu lithných niklátů a zvyšuje kapacitu o 20 %.

na anodě:
Cd (tv) + 2OH - (l) → Cd (OH) 2 (tv) + 2e -

Na katodě:
2Ni III O(OH) (pevná látka) + 2H 2 O (l) + 2e – → 2Ni II (OH) 2 (pevná látka) + 2OH – (l)

Rovnice celkového výboje pro nikl kadmium baterie:

2 NiOOH + Cd + 2 H 2 O ↔ 2 Ni(OH) 2 + Cd(OH) 2

Svorkové napětí 1,2 V

Výhody:

Dává poměrně silný proud, proto se používá např. v akumulátorovém pracovním nářadí,

Možnost rychlého a jednoduché nabíjení, a to i po dlouhodobém skladování baterie;
velký počet cykly nabíjení / vybíjení: při správném provozu - více než 1000 cyklů;
dobrá nosnost a schopnost pracovat při nízkých teplotách;
dlouhé doby skladování při jakémkoli stupni nabití.

Nedostatky: toxicita kadmia; „paměťový“ efekt.

http://www.ixbt.com/mobile/accumulators-mem.shtml

Nikl-metal hydridová baterie (NiMH)

Anoda je slitina niklu s nějakým jiným kovem (La, Li); slitina jako celek je označena písmenem M. Takový materiál umožňuje zadržovat atomy vodíku (H) v dutinách krystalové mřížky.

Katoda je směs zásaditého oxidu a hydroxidu niklu.

Napětí na svorkách je cca 1,2V.

Používá se ve starších typech mobilních telefonů. Dostupné k prodeji NiMH baterie standardní velikosti baterií (AA atd.), které v poslední době v této oblasti vytlačily NiCd akumulátory.

Výhody: vysoká specifická kapacita, relativně lehký, méně toxický ve srovnání s NiCd baterie.

Nedostatky: relativně rychlé samovybíjení; dražší než výše uvedené baterie.

nabíjejte pouze zcela vybité baterie;
Neměli byste vkládat nabitou baterii pro dodatečné dobíjení, protože to výrazně zkracuje dobu jejího používání;
nedoporučuje se vyjímat nedostatečně nabitou baterii z nabíječky;
Nenechávejte baterie Ni-Cd a Ni-MH v nabíječce po skončení nabíjení delší dobu, protože nabíječka je nadále nabíjí i po úplném nabití, ale pouze mnohem nižším proudem. Dlouhodobá přítomnost Ni-Cd- a Ni-MH baterie v paměti vede k jejich přebíjení a zhoršování parametrů;
Baterie musí mít před nabíjením pokojovou teplotu. Nabíjení je nejúčinnější při okolní teplotě +10°C až +25°C.

Skladujte Ni-MHbaterie musí být na chladném suchém místě při teplotě mírně pod pokojovou teplotou, nabité na 40 %. Jednou za 1–2 měsíce byste měli nabít, vybít a znovu nabít na 30–60 % kapacity. Skladování po dobu až 5 let je přijatelné.