Akumulatory niklowo-kadmowe do samochodu. Jak naprawić baterię wkrętarki niklowo-kadmowej

05.06.2019

Bateria kadmowa jest popularnym źródłem energii, które służy do skompletowania sprzętu AGD. Są one klasyfikowane jako typy alkaliczne. Są one wyposażone w te jednostki i urządzenia, które nie mogą obejmować innych modeli.

Do składu akumulatorów niklowo-kadmowych wprowadza się ujemne i dodatnie zaciski przewodzące prąd, do oddzielenia których stosuje się separator. Wewnętrzna część wypełnione alkaliczną kompozycją elektrolityczną. Obudowa akumulatorów niklowo-kadmowych wykonana jest ze specjalnego metalu, hermetycznie zamknięta.

W celu zapewnienia lepszego styku do przygotowania elektrod stosowana jest folia, która charakteryzuje się niewielką grubością. Do zaprojektowania separatora, który jest skoncentrowany między zaciskami w bateriach niklowo-kadmowych, stosuje się tkane surowce. W końcu nie wchodzi w interakcje z alkalicznym elektrolitem.

Bor służy do łączenia baterii z innymi niklowo-kadmowymi źródłami zasilania. Skład urządzenia z baterią niklowo-kadmową obejmuje złącza spawane, które zapewniają szczelne połączenie.

Zalety zasilacza niklowo-kadmowego

Liczba cykli rozładowania i ładowania sięga 1000 lub więcej.
Okres przechowywania takich urządzeń jest długi. Jednocześnie stopień naładowania urządzenia nie wpływa na ten wskaźnik.
Technologia ładowania akumulatorów niklowo-kadmowych jest stosunkowo prosta. Może być również wdrożony przez początkujących kierowców.
Te zasilacze również mogą być używane okres zimowy, w trudnych warunkach.
Wydajność nie spada nawet w temperaturach poniżej zera.

Negatywne strony

Urządzenia mają taką właściwość jak „efekt pamięci”. Aby go wyeliminować, potrzebne są pewne środki.
Poziom samorozładowania jest zwiększony.
Jeśli porównamy baterie CD z innymi źródłami zasilania, możemy wyróżnić ich niską gęstość energii.
Do przygotowania użyto toksycznych składników. Dlatego niektóre stany nie używają takich baterii, nie produkują ich.
Do utylizacji takich jednostek stosuje się odpowiedni sprzęt. W naszym kraju przygotowywane są instalacje do recyklingu i przetwarzania jednostek niklowo-kadmowych.

Ładowanie, rozładowywanie akumulatorów niklowo-kadmowych

Proces rozładowania

Parametry rozładowania zasilacza w dużej mierze zależą od cechy konstrukcyjne, charakterystyki elektrod i przewodów prądowych. Określają również z góry wielkość napięcia i rezystancję wewnętrzną.

Parametry bitowe zależą od:

Cechy i budowa separatora.
Jakość wykonania.
Ilość kompozycji elektrolitycznej, którą wypełnione jest ciało.
Inny.

Przy długim rozładowywaniu źródła nicd eksperci zalecają stosowanie akumulatorów dyskowych, które są uzupełnione prasowanymi przewodami o dużych rozmiarach. Dlatego przy niewielkim wzroście prądu zmniejsza się pojemność rozładowania, a także napięcie. Aby zoptymalizować ten wskaźnik, zmniejsza się grubość przewodów, zwiększa się ich liczbę.

Maksymalną wartość pojemności obserwuje się w temperaturze pokojowej. Dalszy wzrost temperatury nie ma wpływu na ten parametr. Ujemna temperatura powoduje spadek napięcia rozładowania, wzrost prądu rozładowania.

Używanie wkrętarek wyposażonych w niklowo-kadmowe źródła zasilania wymaga zimą ostrożności.

Proces ładowania

W procesie ładowania akumulatorów niklowo-cd konieczne jest wprowadzenie ograniczeń ładowania. Rzeczywiście, w procesie ładowania wewnątrz obudowy wzrasta ciśnienie, wytwarzany jest tlen, a obecny współczynnik aplikacji maleje.

Jak naładować akumulator ni-cd? Aby w pełni przywrócić ładowanie, należy zgłosić pojemność 150-160 proc. Zakres temperatur - 0-+35 stopni. Jeśli nie weźmiesz pod uwagę zakresu temperatur, ciśnienie wzrośnie. Poprzez zawór awaryjny uwolniona zostanie mieszanina tlenu. Dlatego ważne jest, aby z góry ustalić, jak prawidłowo naładować akumulator.

Rozładowany akumulator niklowo-kadmowy jest ładowany w różnych trybach. Czas ładowania zależy od wybranego trybu.

Prąd 0,2 całkowitej pojemności przez 7 godzin.
Prąd o wartości 0,3 całkowitej pojemności wynosi nie więcej niż 4 godziny.

Podczas ładowania urządzenia w trybie przyspieszonym (prądem 0,4 dostępnej pojemności) przeładowanie jest zabronione, ponieważ doprowadzi to do zmniejszenia pojemności. Za pomocą odpowiednich urządzeń możesz ustawić stopień naładowania źródła zasilania. Podczas pracy z prądami używany jest amperomierz. Aby określić liczbę woltów, użyj woltomierza lub multimetru.

Ładowarka do akumulatorów niklowo-kadmowych

Do ładowania akumulatorów niklowo-cd stosuje się ładowarki odwracalne i automatyczne.

Automatyczny Ładowarka dla ni cd jest łatwy w użyciu. Dzięki niemu naładujesz 2-4 akumulatory do wkrętarki lub innego sprzętu AGD. Po umieszczeniu baterii w pamięci ustawiany jest tryb, numer. Następnie urządzenie jest podłączone do sieci.

Modele automatyczne są wyposażone we wskaźniki, które określają stan naładowanych źródeł zasilania podczas pracy z prądem. Takie urządzenia nadają się również do rozładowywania akumulatorów ni-cd.

Ładowarki impulsowe mają bardziej złożoną konstrukcję. Mogą być używane podczas pracy ze znacznym prądem. Ponieważ są klasyfikowane jako jednostki profesjonalne, przed użyciem bada się, jak naładować źródło zasilania, jak ustawić wymagane parametry.

Modele rewersyjne (impulsowe) nadają się do cyklicznego dostarczania prądu ładowania i rozładowania. Podczas rozładowywania i ładowania parametry prądu i napięcia są z góry określone.

Funkcje użytkowania

Długotrwała eksploatacja wpływa na funkcjonowanie i wydajność akumulatorów kadmowo-niklowych. Następujące czynniki prowadzą do pogorszenia wydajności i awarii:

Powierzchnia robocza przewodów przewodzących jest zmniejszona.
Masa czynna zacisków przewodzących jest znacznie zmniejszona.
Alkaliczny skład elektrolityczny zmienia skład, jest nieprawidłowo redystrybuowany wzdłuż źródła zasilania.
Wyciek następuje przez elementy przewodzące. W rezultacie rozładowanie naładowanego źródła zasilania następuje wystarczająco szybko.
Zużycie cieczy, tlenu wzrasta. Przy nadmiernym uwalnianiu tlenu proces staje się nieodwracalny.
Związki organiczne zaczynają się rozkładać.

Odzysk akumulatorów niklowo-kadmowych

Procedura regeneracji akumulatorów niklowo-kadmowych, które służą do skompletowania wkrętarki, innego urządzenia przenośnego, zajmuje trochę czasu. Ponieważ koszt takich baterii jest wysoki, przed wdrożeniem należy zapoznać się z funkcjami.

W rzeczywistości przywracamy baterię niklowo-kadmową śrubokręta za pomocą prądu pulsacyjnego, który jest dostarczany przez 2-4 sekundy. Bieżąca wartość przekracza parametry pojemności 10 lub więcej razy.

Przed renowacją akumulatora przygotowywane są pewne elementy i narzędzia:

Wydajny zasilacz z mocnymi wskaźnikami prądu. Akumulator samochodowy jest używany jako akumulator.
Zaciski.
Przewody.
Multimetr kontrolujący napięcie.
Artykuły ochronne.

Procedura odzyskiwania obejmuje określone czynności:

Ręczna jednostka narzędziowa lub pojedynczy akumulator mają styki dodatnie i ujemne.
Za pomocą klipsów lub zacisków krokodylkowych, a także kawałków drutu, dołączane są minusy.
Drugi koniec drutu jest dociskany do styku dodatniego. Czas kontaktu drutu wynosi 1-2 sekundy (można go wydłużyć do 3 sekund). Takie działania zajmują trochę czasu. Podczas kontaktu upewnij się, że przewody nie przyklejają się do bloku akumulatora.

Po jednym cyklu poziom napięcia jest mierzony za pomocą multimetru. Gdy tylko napięcie zostanie przywrócone, przechodzą do zestawu pojemności. W celu przywrócenia i naprawy zasilania wykonuje się 2-4 cykle.

Technika ta przynosi oczekiwany efekt tylko na krótki czas. Dzieje się tak, ponieważ zmienia się skład elektrolitu, a także zmienia się jego objętość. W rezultacie baterie nie mogą być używane jako źródła przez długi czas.

Zmodernizowana metodologia

Aby przywrócić baterie niklowo-kadmowe własnymi rękami, a także zapewnić ich długotrwałą pracę, wykonuje się następujące czynności:

Wszystkie akumulatory są dokładnie sprawdzane, mierzone jest napięcie. Te elementy, na których napięcie jest bliskie zeru, są wycofywane.
W korpusie za pomocą odpowiedniego narzędzia przygotowuje się otwory w celu wlania 1 cm3 wody destylowanej.
Źródła pożywienia ustalane są na krótki okres czasu, po czym są ponownie sprawdzić Napięcie.
Jeśli wydajność akumulatora zostanie przywrócona, uformowane otwory są traktowane szczeliwem, lutowaniem.
Blok jest uzupełniony bateriami, jest wielokrotnie ładowany. Przenośne narzędzie jest gotowe do użycia, gdy tylko wskaźnik na ładowarce zmieni kolor. Do tych celów warto stosować ładowarki impulsowe, które wyróżniają się rozbudowaną funkcjonalnością, wysokiej jakości wyposażeniem.
Przy zerowym napięciu ponownie wprowadza się wodę destylowaną do akumulatora.
Procedurę powtarza się aż do uzyskania pozytywnego wyniku.

Funkcje przechowywania

Dla akumulatorów kadmowych zasady działania zostały opracowane przez specjalistów. Instrukcje opisują sposób przechowywania zasilaczy. Określono kilka podstawowych zasad.

Źródła ni cd można przechowywać tylko wtedy, gdy są całkowicie rozładowane. Do tych celów należy używać ładowarek wyposażonych w odpowiednią funkcję. Do opróżniania stosuje się również żarówki o odpowiedniej liczbie amperów.

Odpowiednio przygotowane akumulatory mogą być przechowywane przez długi czas. Zmiany temperatury nie mają wpływu na stan i wydajność.

Pomieszczenia służą do przechowywania akumulatorów niklowo-kadmowych. W końcu wahania temperatury nie powodują rozładowania, uruchomienia nieodwracalnych procesów.

Chociaż akumulatory niklowo-kadmowe są przechowywane przez długi czas, na pewnym etapie pojawia się konieczność ich utylizacji. Aby to zrobić, skontaktuj się z organizacją, która wykonuje takie procesy.

Wydajność akumulatorów niklowo-kadmowych jest trudna do przecenienia. Stanowią uzupełnienie przenośnych narzędzi wykorzystywanych w życiu iw przemyśle. Przy prawidłowej obsłudze, przestrzeganiu przepisów bezpieczeństwa i warunków eksploatacji okres użytkowania przekracza pięć lat.

Film o bateriach niklowo-kadmowych

Pomimo tego, że od tego roku produkcja akumulatorów niklowo-kadmowych w Unii Europejskiej jest zakazana, ci niestrudliwi pracownicy nadal są wykorzystywani w wielu niedrogich i wydajnych urządzenia offline ah (śrubokręty, golarki elektryczne, latarki).

Nawet jeśli instrukcja obsługi nie mówi nic o rodzaju baterii urządzenia, dość łatwo jest ustalić, że to bateria niklowo-kadmowa służy jako źródło prądu - najczęściej czas ładowania jest wskazany w zakresie 5-12 godzin i pojawia się informacja o konieczności samodzielnego wyłączenia ładowarki po czasie ładowania.

W przypadku akumulatorów niklowo-kadmowych, szybko ładowanie impulsowe niż wolny DC. Te akumulatory mogą dostarczać dużo energii, co czyni je idealnym wyborem do samodzielnych zastosowań o dużej mocy. Akumulatory niklowo-kadmowe to jedyny rodzaj akumulatorów, które mogą wytrzymać pełne rozładowanie pod dużym obciążeniem bez żadnych konsekwencji. Inne rodzaje akumulatorów wymagają niecałkowitego rozładowania przy stosunkowo niskich obciążeniach.

Akumulatory niklowo-kadmowe nie lubią długotrwałego ładowania przy sporadycznych lekkich obciążeniach. Okresowe pełne rozładowanie jest im potrzebne jak powietrze człowiekowi - przy braku całkowitego rozładowania na elektrodach tworzą się duże kryształy metalu (co prowadzi do manifestacji tzw. "efektu pamięci") - akumulator gwałtownie się rozładowuje jego pojemność. Długo i efektywna praca Akumulatory niklowo-kadmowe wymagają cykli konserwacji akumulatorów — następuje pełne rozładowanie w pełni naładowana, na podstawie większości zaleceń - raz w miesiącu, przynajmniej raz na 2-3 miesiące.

Baterie niklowo-kadmowe są najbardziej „odpornymi” spośród współczesnych baterii masowych – nie wymagają nawet systemu monitorowania parametrów baterii, co przesądza o ich zastosowaniu w niedrogich i wydajnych urządzeniach.

Ładowanie niskimi prądami w ciągu 5-12 godzin pozwala obejść się bez żadnych środków ostrożności w postaci systemów kontroli ładowania i rozładowania. Podczas ładowania akumulator po prostu będzie powoli tracił pojemność (ku uciesze producenta). Należy o tym pamiętać podczas używania ładowarek typu „bad-boy” (ładowarek bez mechanizmu automatyczna kontrola opłata). Dlatego najlepiej jest ładować całkowicie rozładowany akumulator i ściśle przestrzegać czasu ładowania, co pozwoli zachować pojemność. akumulator NiCd przez dość długi czas.

Przy korzystaniu z „szybkiego” ładowania (o czasie ładowania poniżej 5 godzin) wskazane jest posiadanie ładowarki z czujnikiem temperatury, ponieważ podczas ładowania temperatura akumulatora rośnie, wraz z temperaturą wzrasta pojemność, gdyż pojemność wzrasta, ładowarka może ponownie naładować akumulator wymagany poziom, co prowadzi do jeszcze większego wzrostu temperatury (zjawisko „rozbiegu termicznego” akumulatora), a co najmniej do pogorszenia parametrów akumulatora. Podobna sytuacja występuje również podczas ładowania akumulatora. niskie temperatury. Czujnik temperatury pozwala na przesuwanie parametrów ładowania w zależności od temperatury akumulatora, a także odłączenie akumulatora od ładowania, gdy tempo wzrostu temperatury przekroczy 1 stopień Celsjusza na minutę lub gdy temperatura akumulatora osiągnie 60 stopni Celsjusza, co pozwala uniknąć tragicznych skutków rozbiegu termicznego .

Jako ilustrację potrzeby czujnika temperatury w ładowarce mogę podać przykład dwuletniej ładowarki akumulator niklowo-kadmowy za profesjonalną wkrętarkę na ładowarce bez czujnika temperatury (na zdjęciu - to sama ładowarka), która pozwala naładować akumulator w przyspieszonym tempie - w godzinę. W tym czasie temperatura w mieszkaniu wynosiła około 30°C, ładowarka powinna samoczynnie ładować akumulator do momentu osiągnięcia docelowego napięcia i automatycznie się wyłączać, o czym mówiono po angielsku na biało w instrukcji w dziale dotyczącym bezpieczeństwa. Rano pierwszy akumulator z zestawu został naładowany bez żadnych ekscesów - po 50 minutach ładowarka się wyłączyła, pod wieczór drugi akumulator sprawił niespodziankę podczas ładowania: z powodu braku czujnika temperatury w ładowarce akumulator wszedł w tryb przyspieszenia termicznego. Ponieważ ładowanie zostało przyspieszone, problem został zauważony późno - gdy akumulator zaczął dymić i zaczął rozpylać gorący elektrolit. Ładowarkę, którą szybko odłączono od sieci, udało się uratować. Akumulator parskał w agonii przez długi czas, starając się wyrządzić jak największe szkody, wyjeżdżając do innego świata, ale nie udało się, a szkody ograniczyły się do kosztu samego akumulatora - 15USD. Od tego czasu ładowarka jest podłączona do sieci za pomocą timera.

Pomimo swoich wad, akumulatory niklowo-kadmowe wciąż istnieją wśród nas. Mam nadzieję, że część teorii i praktycznych doświadczeń przedstawionych w artykule pozwoli czytelnikowi na maksymalne wykorzystanie baterii niklowo-kadmowej swojego urządzenia.

Baterie niklowo-kadmowe to obecnie jeden z najpopularniejszych rodzajów sprzętu AGD. Jest to dość łatwe w użyciu urządzenie, które przy odpowiedniej obsłudze będzie działać dość długo. Jak prawidłowo obchodzić się z bateriami niklowo-kadmowymi, należy rozważyć bardziej szczegółowo.

ogólna charakterystyka

Akumulator niklowo-kadmowy został zaprojektowany w taki sposób, że przy niskim oporze wewnętrznym może dawać wystarczająco dużo wysoki prąd. Takie akumulatory wytrzymują nawet zwarcie.

Baterie prezentowanego typu mogą z łatwością wytrzymać długotrwałe obciążenia. Wraz ze spadkiem temperatury otoczenia ich wydajność praktycznie się nie zmienia.

Akumulatory niklowo-kadmowe są gorsze od innych typów pod względem pojemności. Jednak ich wysoka wydajność sprawia, że baterie są jednymi z najpopularniejszych i poszukiwanych w dziedzinie technologii przenośnych.

W przypadku urządzeń z silnikami elektrycznymi, które pobierają duże prądy, stosowanie ładowarek, takich jak akumulatory niklowo-kadmowe, jest po prostu niezbędne.

Prądy rozładowania przy których są stosowane mieszczą się w przedziale 20-40 A. Maksymalne obciążenie akumulatorów NiCd wynosi 70 A.

Zalety

Prezentowane urządzenia posiadają szereg zalet. Mogą pracować w szerokim zakresie prądów rozładowania i ładowania, a także temperatur.

Akumulatory typu niklowo-kadmowego mogą być ładowane w niskich temperaturach, ze względu na dużą obciążalność. Nie są wymagające pod względem rodzaju urządzenia dokręcającego. Jest to istotna zaleta. Wyróżnia to urządzenie spośród masy innych odmian, gdyż umożliwia ładowanie akumulatora niklowo-kadmowego w każdych warunkach. Jest odporny na obciążenia mechaniczne, ognioodporny. Baterie typu niklowo-kadmowego mają ponad 1000 cykli ładowania i mają zdolność regeneracji po spadku pojemności.

Niski koszt wraz z wymienionymi zaletami sprawiają, że akumulatory NiCd cieszą się dużą popularnością.

Wady

Bateria niklowo-kadmowa urządzenia ma szereg wad. Głównym z nich jest „efekt pamięci”.

Podczas kilku cykli ładowania i rozładowania zmienia się struktura powierzchni elektrod. W tym przypadku w separatorze powstają związki chemiczne, co następnie będzie zakłócać wyładowanie małych prądów. Prowadzi to do magazynowania przez źródło niepełnego rozładowania.

Opłata akumulatory niklowo-kadmowe im dalej, tym bardziej straci swoją skuteczność. Źródło będzie miało coraz mniejszą pojemność.

Wadą jest również duże samorozładowanie w ciągu pierwszej doby dochodzące do 10% po naładowaniu. Minusem jest też duży rozmiar.

Ładowarka

Aby dowiedzieć się, jak ładować akumulatory niklowo-kadmowe, należy wziąć pod uwagę szereg cech tego procesu.

Tryb szybkiego ładowania dla prezentowanych źródeł zasilania jest preferowany od wolnego. Impulsowe uzupełnianie pojemności jest dla nich lepsze niż prąd stały.

Zaleca się przywrócenie urządzenia. Wymagają tego akumulatory niklowo-kadmowe. Jak ładować je w podobny sposób, brali pod uwagę producenci odpowiednich urządzeń. Odwrotne ładowanie przyspiesza proces dzięki rekombinacji gazów uwalnianych podczas procesu.

Przedstawiona technika wykonania renowacji takich akumulatorów pozwala zwiększyć żywotność nawet o 15%. Jak ładować akumulator niklowo-kadmowy? Istnieje cała technologia. Niektórzy użytkownicy stosują szybkie ładowanie, a następnie tankowanie przy słabym prądzie, aby zwiększyć zyski. Pozwala to na gęściejsze napełnienie baterii.

Przechowywanie i utylizacja

Baterie należy przechowywać w stanie rozładowanym. Istnieją ładowarki, które mają funkcję rozładowania. Jeśli go nie ma, przed przechowywaniem akumulatory niklowo-kadmowe są opróżniane za pomocą żarówki o dopuszczalnym prądzie 3-20 A. Akumulator jest do niego podłączony i poczekaj, aż spirala zacznie świecić na czerwono.

Ta procedura pozwoli ci przechowywać urządzenie przez dość długi czas. Ponadto warunki otoczenia, zmiany temperatury nie będą miały wpływu na urządzenie.

Jeśli chcesz pozbyć się przedstawionego typu baterii, powinieneś oddać je do specjalnego punktu zbiórki tego typu urządzeń. Mają je wszystkie kraje rozwinięte. Wynika to z obecności kadmu w akumulatorze. Jego toksyczność jest porównywalna z rtęcią.

Znając technologię ładowania, przechowywania i utylizacji baterii niklowo-kadmowych, możesz być pewien bezpieczeństwa i trwałości tego źródła zasilania. Odpowiedzialna utylizacja baterii nie będzie szkodliwa dla środowiska i zdrowia ludzkiego.

Powrót do zdrowia

Baterie typu niklowo-kadmowego to jedyny rodzaj tego typu urządzeń, które wymagają regeneracji.

Okresowe trzymanie cykl ładowania i rozładowania wydłuży żywotność baterii. Nie należy tego robić zbyt często, ale od czasu do czasu jest to po prostu konieczne.

Istnieją dwa rodzaje urządzeń do odzyskiwania. Pierwsza nazywana jest ładowarką z odwróconym impulsem o różnych czasach trwania. To bardzo skuteczne urządzenie, ale skomplikowane i drogie. Regenerację akumulatorów niklowo-kadmowych można przeprowadzić na nowo proste urządzenie. Automatycznie wykonuje cykl rozładowanie-ładowanie. Takie urządzenie jest tańsze, wygodniejsze i umożliwia jednoczesne ładowanie 2-4 akumulatorów.

Do przeprowadzenia procesu konieczne jest włożenie akumulatorów do kasety sprzętowej. Przełącznik ustawia liczbę baterii. Włączenie urządzenia w sieci spowoduje aktywację wskaźnika. Czerwony ładuje się, a żółty rozładowuje. Zielony wskaźnik alertu przerwania procesu. Baterie należy rozładowywać na siłę. Aby to zrobić, musisz przełączyć określoną dźwignię na urządzeniu. Po zakończeniu rozładowywania urządzenie automatycznie kontynuuje proces ładowania.

Po zapoznaniu się z głównymi cechami takiego źródła zasilania, jak akumulatory niklowo-kadmowe, możesz je prawidłowo obsługiwać. Stosując się do zaleceń producenta i regularnie regenerując akumulatory, można znacznie wydłużyć ich żywotność. Dzięki prawidłowej utylizacji prezentowanego urządzenia w bardzo prosty sposób uchronisz siebie, innych ludzi i całe środowisko przed toksycznym działaniem kadmu.

Baterie niklowo-kadmowe (Ni-Cd) włączone ten moment są nadal szeroko stosowane w gospodarce narodowej. Zgodnie ze swoją konstrukcją należą do grupy baterii alkalicznych. Baterie te są poszukiwane, mimo że ich produkcja i stosowanie jest ograniczone ze względów środowiskowych (kadm jest substancją toksyczną). Ale nie można ich całkowicie porzucić, ponieważ te baterie są używane w urządzeniach, w których inne baterie nie mogą działać. W szczególności jest to praca z rozładowaniem i prądy ładowania duży rozmiar. Są to dość łatwe w utrzymaniu urządzenia długoterminowy operacja. Dlatego zasługują na omówienie w osobnym artykule.

Pierwsza bateria niklowo-kadmowa została stworzona przez Waldmara Jungnera w 1899 roku. Ale wtedy produkcja tych baterii alkalicznych była znacznie droższa niż innych rodzajów baterii. Tak więc wynalazek ten został na jakiś czas zapomniany. W 1932 roku opracowano metodę osadzania materiału aktywnego na porowatej elektrodzie niklowej. To przybliżyło wypuszczenie na rynek przemysłowych akumulatorów Ni-Cd.

W 1947 r. przeprowadzono szereg prac, podczas których uwolnione podczas ładowania gazy rekombinowano bez ich usuwania. W rezultacie narodziły się szczelne akumulatory Ni-Cd, które są używane do dziś. Producenci akumulatorów niklowo-kadmowych to m.in. duże firmy takich jak GP Batteries, Samsung, Warta, GAZ, Konnoc, Advanced Battery Factory, Panasonic, Metabo, Ansmann i inne.

Baterie niklowo-kadmowe, pomimo szerokiego zastosowania w gospodarce narodowej w ostatnich dziesięcioleciach, stopniowo zawężają swój zakres. Stopniowo są one zastępowane bateriami niklowo-wodorkowymi i litowymi.

W szczególności akumulatory niklowo-kadmowe ustępują miejsca technologii przenośnej. Powodem tego jest niebezpieczeństwo kadmu dla ludzi i środowisko. Utylizacja tych baterii wymaga specjalny sprzęt do wychwytywania kadmu. dla samochodu odbywa się łatwiej, szybciej i lepiej. Ale wciąż jest sporo obszarów, w których baterie niklowo-kadmowe są niezastąpione.

Stosowanie akumulatorów niklowo-kadmowych (Ni-Cd)

Stosowane są akumulatory niklowo-kadmowe o niewielkich gabarytach urządzenia techniczne wymagają dużego prądu do działania. W takich warunkach akumulatory Ni-Cd zapewniają stabilne zasilanie i nie przegrzewają się w przeciwieństwie do innych typów. baterie. Akumulatory niklowo-kadmowe są szeroko stosowane w trolejbusach, tramwajach, jako akumulatory trakcyjne w samochodach elektrycznych, są przemysłowe akumulatory Ni-Cd. Ponadto są szeroko stosowane w transporcie morskim i rzecznym.

Akumulatory Ni-Cd można spotkać w helikopterach i samolotach jako akumulatory pokładowe, w przenośnych narzędziach (śrubokręt, dziurkacz itp.). Jednak baterie litowe coraz częściej znajdują się w narzędziach. Baterii niklowo-kadmowych nie można jeszcze wymienić w tych urządzeniach przenośnych, które mają zużycie duża moc. Choć w niektórych urządzeniach z powodzeniem zastępuje się te, które nie zawierają szkodliwego kadmu.

Baterie Ni-Cd w kształcie dysku znalazły szerokie zastosowanie. Ten wariant był szeroko stosowany jako bateria do zasilania pamięci nieulotnej we wczesnych komputerach osobistych. Podzielono ich na płyta główna. Następnie zostały wymienione baterie litowe. Baterie dyskowe były również szeroko stosowane w aparatach fotograficznych, lampach błyskowych, kalkulatorach, latarkach, radiach, aparatach słuchowych itp.

Akumulatory Ni-Cd mogą być przechowywane przez długi czas, są łatwe w utrzymaniu, niewrażliwe na niskie temperatury, mają niski opór wewnętrzny i niski ciężar właściwy. Wszystko to przeważa negatywna chwila związane z obecnością w nich toksycznego kadmu. Baterie niklowo-kadmowe nadal dominują w lotnictwie, wyposażenie wojskowe, mobilne urządzenia łączności radiowej. Dodatkowo możesz przeczytać materiał o tym, jak redukuje się Ni-Cd.

Urządzenia akumulatory niklowo-kadmowe (Ni-Cd)

Budowa akumulatorów Ni-Cd

Strukturalnie bateria niklowo-kadmowa to dodatnia i ujemna elektroda oddzielone separatorem. Zanurzone są w zasadowym elektrolicie, a wszystko to zamknięte jest w szczelnej metalowej obudowie. Elektroda dodatnia zawiera NiOOH (wodorotlenek niklu). Skład negatywu zawiera kadm (Cd) w związku. Elektrolitem jest KOH (wodorotlenek potasu). Jest to silna zasada, bezwonna. Zaletą KOH jest to, że substancja nie jest ani wybuchowa, ani łatwopalna. Udział masowy KOH w elektrolicie zgodnie z GOST R 50711-94 powinien wynosić co najmniej 85 procent w postaci stałej i co najmniej 45 procent w postaci płynnej.

Aby zwiększyć powierzchnię elektrod, są one produkowane z cienkiej folii. Separator między elektrodami wykonany jest z włókniny, która nie wchodzi w interakcje z alkaliami. Sam elektrolit nie jest zużywany podczas reakcji.

Jeden pierwiastek niklowo-kadmowy wytwarza napięcie około 1 wolta. Dlatego są one łączone w akumulatory o gęstości energii około 60 Wh na kilogram.

Na poniższym obrazku widać główne elementy alkalicznej baterii niklowo-kadmowej serii KL.

Urodzony lub wyjście prądowe służy do odprowadzania prądu z akumulatora i pełni rolę zacisku do podłączenia akumulatorów. Przez korek napełniany jest elektrolit, a także odprowadzany jest gaz powstający podczas procesu ładowania. Połączenie elektrod wraz z listwami stykowymi zapewnia demontaż i zasilanie z elektrod do palnika. Listwy stykowe są przyspawane do elektrod.

Elektroda jest płytką ułożoną poziomo. Zawierają substancję czynną w perforowanej stalowej taśmie. Żebro nadaje sztywność elektrody i zapewnia przepływ prądu do nakładki stykowej. Elektrody o różnej polaryzacji są oddzielone ramką separatora, która nie zakłóca swobodnego obiegu elektrolitu.

Reakcje zachodzące na elektrodach akumulatora Ni-Cd

Procesy na elektrodzie dodatniej

Główne reakcje elektrochemiczne zachodzące na elektrodzie dodatniej baterii niklowo-kadmowej można opisać następującymi wzorami:

W trakcie ładowania

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

Podczas wypisu

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

Wodorotlenek niklu (NiOOH) na elektrodzie dodatniej może występować w dwóch wersjach:

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

Formy te różnią się gęstością i uwodnieniem. Jeśli bateria jest rozładowana, oznacza to, że na elektrodzie dodatniej znajdują się obie te formy wodorotlenku niklu. Kiedy akumulator Ni-Cd jest ładowany, forma a-Ni(OH) 2 staje się a-NiOOH. W tym przypadku sieć krystaliczna substancji nieco się zmienia. W końcowej fazie ładowania powstaje β-NiOOH. Liczba faz? I? Wodorotlenek niklu będzie zależał od konkretnych warunków ładowania.

Faza? intensywnie formowane przy dużej szybkości ładowania lub podczas przeładowania. W wyniku powstania α-NiOOH następuje radykalne przegrupowanie struktury tlenków. Dla porównania gęstość faz? wynosi 4,15, a faza ? -3,85 g / cm 3. Z tego powodu podczas przeładowywania akumulator ni-cd następuje zmiana objętości masy czynnej elektrody dodatniej. Właściwości elektrochemiczne? I? też są różne. Dla postaci a-NiOOH ładunek przechodzi mniej wydajnie i bieżący współczynnik wykorzystania jest w tym przypadku mniejszy niż dla postaci a. Formularz? charakteryzuje się również niższym potencjałem rozładowania i dwukrotnie mniejszym samorozładowaniem niż dla ?.

Procesy na elektrodzie ujemnej

Na elektrodzie ujemnej baterii niklowo-kadmowej zachodzą następujące reakcje:

Podczas ładowania

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

Podczas rozładowywania

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

Pojemność elektrody kadmowej w akumulatorach niklowo-kadmowych przekracza pojemność elektrody dodatniej o około 20-70 procent. Z tego powodu uważa się, że potencjał elektroda ujemna podczas ładowania-rozładowania pozostaje niezmieniona.

Ogólne procesy w akumulatorze Ni-Cd

W baterii niklowo-kadmowej zachodzą następujące reakcje:

Podczas ładowania

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

Podczas rozładowywania

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

W procesie przeładowania na elektrodzie dodatniej zachodzi następująca reakcja:

2OH? ? 1/2O2 + H2O + 2e?

Oznacza to, że uwalniany jest tlen, który poprzez separator dociera do elektrody ujemnej, a tam przy jego udziale zachodzi następująca reakcja:

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

Rezultatem jest zamknięta reakcja na tlen. To stabilizuje ciśnienie w akumulatorze niklowo-kadmowym podczas przeładowania. Wielkość ciśnienia w akumulatorze jest w dużej mierze zależna od szybkości transportu tlenu między elektrodami dodatnimi i ujemnymi. W procesie ładowania wodór może wydzielać się na ujemnej elektrodzie kadmowej:

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

Następnie utlenia się na elektrodzie dodatniej. Reakcja wygląda następująco:

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

Tworzenie wodoru w uszczelniony akumulator jest niebezpiecznym procesem. Jeśli szybkość jego wchłaniania jest niska, może to prowadzić do jego akumulacji. I to już jest wybuchowe. Dlatego w szczelnych akumulatorach niklowo-kadmowych pojemność elektrody kadmowej jest znacznie większa niż dodatnia.

Pojemność tak zamkniętej baterii jest określona właśnie przez wartość pojemności elektrody tlenku niklu.

Charakterystyka akumulatorów niklowo-kadmowych (Ni-Cd)

Napięcie znamionowe szczelnych akumulatorów niklowo-kadmowych wynosi 1,2 V. Ładowanie prądem o wartości 1/10 pojemności następuje w ciągu 16 godzin. Pojemność akumulatora Ni-Cd mierzy się rozładowując prądem 2/10 od pojemności nominalnej do napięcia jednego wolta.

Na poniższym obrazku można zobaczyć charakterystykę rozładowania akumulatorów niklowo-kadmowych w różnych trybach rozładowania.

Na poniższych wykresach widać zależność pojemności rozładowania od prądu obciążenia i temperatury.

Samorozładowanie akumulatorów niklowo-kadmowych zależy głównie od niestabilności termodynamicznej elektrody niklowo-wodorotlenkowej. Wpływ prądu upływu między elektrodami na samorozładowanie jest niewielki. Ale stopniowo wzrasta wraz z czasem pracy na baterii. Rozpraszanie ciepła w akumulatorach Ni-Cd w dużej mierze zależy od stopnia naładowania. Po osiągnięciu przez akumulator 70 procent pojemności uruchamiany jest proces wydzielania tlenu. W rezultacie, w wyniku jonizacji tlenu na elektrodach ujemnych, akumulator nagrzewa się. Pod koniec ładowania temperatura w akumulatorze Ni-Cd wzrasta o 10-15 stopni Celsjusza. Jeśli ładowanie odbywa się w trybie przyspieszonym, wzrost temperatury może wynosić 40-45 stopni Celsjusza.

Po odłączeniu od ładunku potencjał elektrody dodatniej (tlenku niklu) maleje, a ładunek warstwy głębokiej i powierzchniowej stopniowo się wyrównuje. Po pewnym czasie intensywność samorozładowania maleje. Dla różnych serii akumulatorów Ni-Cd samorozładowanie i stabilizacja pojemności szczątkowej mogą się znacznie różnić. Samorozładowanie, oprócz zmniejszenia pojemności, prowadzi również do spadku napięcia o 0,03-0,05 wolta. Zjawisko to tłumaczy się stopniowym wyrównywaniem się ładunku w głębi i na powierzchni elektrody. Dodatkowo działa częściowa pasywacja masy czynnej.

Przechowywanie akumulatorów niklowo-kadmowych (a także kwasowo-ołowiowych) w niskiej temperaturze zmniejsza samorozładowanie. Przy 20 stopniach Celsjusza samorozładowanie jest dwa razy większe niż przy 0.

Poniższy rysunek przedstawia wykres utraty pojemności akumulatorów NiCd w różnych temperaturach.

Aby zrekompensować samorozładowanie podczas przechowywania akumulatora, można go naładować niskim prądem. Zazwyczaj wartość prądu ładowania wynosi 0,03-0,05 pojemności. Ale konkretna wartość jest negocjowana przez producenta baterii. Zdolność do wytrzymania długiego ładowania jest inna dla akumulatorów niklowo-kadmowych o różnych konstrukcjach. Dyskowe baterie alkaliczne niklowo-kadmowe, które mają elektrody płytkowe o dużej grubości, najmniej nadają się do ładowania. Ale są też takie konstrukcje, które są w stanie wytrzymać ładowanie przez kilka miesięcy bez konsekwencji.

Jeśli chodzi o charakterystykę energetyczną akumulatorów Ni-Cd, różnią się one również w zależności od rodzaju akumulatorów.

Dyskowe akumulatory niklowo-kadmowe z 2 elektrodami mają specyficzną charakterystykę energetyczną 15-18 Wh na kilogram i 35-45 Wh na litr. Ta sama odmiana, ale z 4 elektrodami, ma dwukrotnie większą specyficzną charakterystykę energetyczną. Dla cylindryczny Ni-Cd akumulatorów wartości te wynoszą 45 Wh na kilogram i 130 Wh na litr.

Co wpływa na rozładowanie akumulatorów Ni-Cd?

Charakterystyka rozładowania konkretne modele zależą od następujących cech:

grubość, struktura, rezystancja wewnętrzna elektrod;
gęstość montażu grup elektrod;
charakterystyka separatora (grubość i struktura);
objętość elektrolitu;
specyficzne cechy konstrukcyjne baterii.

Akumulatory Disk Ni-Cd z grubymi elektrodami tłoczonymi są stosowane w warunkach długiego rozładowania. W tym przypadku następuje stopniowy spadek pojemności i napięcia do 1,1 wolta. Po rozładowaniu do 1 wolta pojemność pozostaje około 5-10 procent wartości nominalnej. Takie akumulatory wykazują znaczne obniżenie napięcia rozładowania i utratę pojemności akumulatorów Ni-Cd przy wzroście prądu rozładowania do wartości 0,2*C. Wyjaśnia to fakt, że masa aktywna nie ma zdolności do równomiernego rozładowania na różnych głębokościach elektrod.

W przypadku akumulatorów pracujących w trybie rozładowania o średniej intensywności elektrody są cieńsze, a ich liczba wzrasta do 4. W rezultacie prąd rozładowania wzrasta do 0,6 pojemności.

Istnieją również tak zwane akumulatory o krótkim rozładowaniu. Wyposażone są w elektrody ceramiczno-metalowe o niskim oporze wewnętrznym. Modele te charakteryzują się najwyższą wydajnością energetyczną spośród innych rodzajów akumulatorów niklowo-kadmowych. Ich napięcie podczas rozładowywania jest utrzymywane powyżej 1,2 V, aż do wyczerpania 90 procent pojemności akumulatora. Baterie te mogą być używane podczas rozładowywania dużymi wartościami prądu (3-5C).

Na uwagę zasługują również cylindryczne baterie z walcowanymi elektrodami. Te nowoczesne akumulatory mogą być rozładowywane przez długi czas prądem 7-10C. Na przedstawionych powyżej wykresach rozładowania widać, że temperatura OC ma istotny wpływ na charakterystykę akumulatorów niklowo-kadmowych. Akumulator ma największą pojemność przy 20 stopniach Celsjusza. Wraz ze wzrostem temperatury praktycznie się nie zmienia. Ale kiedy spada do 0 stopni, pojemność spada tym szybciej, im większa jest wartość prądu rozładowania. Ten spadek pojemności jest związany ze spadkiem napięcia rozładowania, co jest spowodowane wzrostem polaryzacji i rezystancji omowej. Rezystancja wzrasta ze względu na małą objętość elektrolitu.

Tak więc skład zasady (elektrolitu) i jej stężenie znacząco wpływają na charakterystykę akumulatora. Od tego zależy temperatura powstawania soli, krystalicznych hydratów, lodu i innych pierwiastków.

Jeśli elektrolit jest zamarznięty, wyładowanie jest generalnie wykluczone. Niższa wartość temperatura robocza Akumulatory Ni-Cd w większości przypadków mają minus 20 stopni Celsjusza. W przypadku niektórych typów akumulatorów koryguje się skład elektrolitu, a dolną granicę zakresu temperatur wydłuża się do minus 40 stopni Celsjusza.

Co wpływa na ładowanie akumulatorów Ni-Cd?

Podczas ładowania zamkniętego akumulatora niklowo-kadmowego ważne jest, aby ograniczyć przeładowanie. Podczas ładowania ciśnienie wewnątrz akumulatora wzrasta z powodu uwalniania tlenu. Tak więc efektywność wykorzystania prądu spada w miarę zbliżania się do setnego ładunku.

Na poniższym obrazku widać wykresy charakteryzujące zależność pojemności podczas rozładowywania baterii cylindrycznej.

Ładowanie akumulatorów Ni-Cd jest dozwolone Zakres temperatury 0-40 stopni Celsjusza. Zalecany odstęp to 10-30 stopni. Pobór tlenu na elektrodzie kadmowej spowalnia wraz ze spadkiem temperatury, co powoduje wzrost ciśnienia. Jeśli temperatura jest wyższa niż zalecana, wówczas potencjał wzrasta i tlen zaczyna uwalniać się bardzo wcześnie na dodatniej elektrodzie tlenkowo-niklowej. W tej samej temperaturze tlen jest uwalniany tym aktywniej, im większy jest prąd ładowania. Jednocześnie szybkość pobierania tlenu pozostaje prawie niezmieniona. W przypadku tej wartości wartość ta zależy od konstrukcji akumulatora, a raczej od transportu tlenu z dodatniej do ujemnej elektrody kadmowej. Ma na to wpływ gęstość ułożenia, grubość, struktura elektrod, a także materiał separatora i objętość elektrolitu.

Im mniejsza grubość elektrod i im większa gęstość ich ułożenia, tym wydajniejszy będzie proces ładowania. Baterie cylindryczne z walcowanymi elektrodami są pod tym względem najbardziej wydajne. Dla nich wydajność ładowania prawie się nie zmienia, gdy prąd zmienia się z 0,1 na 1C. Producenci nazywają standardowy tryb ładowania, w wyniku którego akumulator o napięciu 1 wolta jest w pełni naładowany w ciągu 16 godzin prądem o wartości 0,1 pojemności. Niektóre modele ładowane w tym trybie wymagają 14 godzin. Konkretne wskaźniki zależą już od cech konstrukcyjnych i objętości aktywnej masy.

Wszystkie powyższe są prawdziwe dla ładunku galwanostatycznego. Jest to ładunek przy stałej wartości prądu. Ale ładowanie można również przeprowadzić płynnym lub skokowym spadkiem natężenia prądu w końcowej fazie ładowania. Wtedy na początkowym etapie prąd można ustawić znacznie wyższy wartość standardowa 0,1 pojemności. Często istnieje realna potrzeba zwiększenia szybkości ładowania. Problem ten rozwiązuje się za pomocą akumulatorów, których charakterystyka umożliwia sprawne odbieranie ładunku o dużej gęstości. Prąd jest utrzymywany na stałym poziomie przez cały proces ładowania. Ulepszone są również systemy sterowania, które nie pozwalają na przeładowanie akumulatora.

Cylindryczne akumulatory niklowo-kadmowe są zwykle ładowane w następujących trybach:

6-7 godzin prądu 0,2 pojemności;
3-4 godziny przy prądzie 0,3 pojemności.

Podczas przyspieszania nie zaleca się doładowania powyżej 120-140 procent. Wtedy pojemność zostanie podana nie mniej niż wartość nominalna. Akumulatory Ni-Cd do pracy w trybach przyspieszonych ładują się jeszcze szybciej (około godziny). Jednak w tym drugim przypadku konieczna jest kontrola napięcia i temperatury. W przeciwnym razie na skutek gwałtownego wzrostu ciśnienia może rozpocząć się proces degradacji baterii.

Po zakończeniu ładowania w zamkniętym akumulatorze tlen jest nadal uwalniany w wyniku utleniania jonów wodorotlenkowych na elektrodzie dodatniej. W wyniku procesu samorozładowania potencjał maleje, a proces wydzielania tlenu stopniowo maleje i zrównuje się z jego absorpcją na elektrodzie kadmowej. Następnie ciśnienie spada. O tym jest szczegółowo demontowany pod podanym linkiem.

Obsługa akumulatorów niklowo-kadmowych (Ni-Cd)

Stopniowo podczas eksploatacji akumulatorów niklowo-kadmowych zachodzą w nich zmiany wpływające na ich wydajność. Zmiany te powodują stopniowy spadek napięcia akumulatora i spadek jego zdolności rozładowania.

Jakie czynniki prowadzą do awarii akumulatorów Ni-Cd:

Zmniejszenie powierzchnia robocza elektrody;
utrata aktywnej masy elektrod;
zmiana składu i objętości elektrolitu alkalicznego, a także jego redystrybucja w akumulatorze;
występowanie przecieków wzdłuż przewodów spowodowanych wzrostem dendrytów kadmu;
procesy związane z nieodwracalnym zużyciem wody i tlenu;
rozkład materii organicznej.

Zmiany w elektrodzie dodatniej (tlenek niklu)

Po określonej, wystarczająco dużej liczbie cykli zmienia się gęstość masy czynnej elektrody dodatniej. Występuje tak zwane pęcznienie elektrody z tlenku niklu. Ponadto zmniejsza się jego siła. W efekcie pogarsza się jakość styku masy czynnej z podstawą elektrody. W rezultacie zmniejsza się przewodność elektryczna elektrody i zmniejsza się pojemność baterii.

Spadek wytrzymałości elektrody dodatniej spowodowany jest głównie regularnym przeładowaniem. Jak wspomniano powyżej, towarzyszy temu uwalnianie tlenu w szczelnej obudowie baterii. W bateriach z elektrodami cermetalowymi zmiany te obserwuje się w znacznie mniejszym stopniu. Podczas pracy akumulatorów niklowo-kadmowych obserwuje się wzrost masy aktywnej kryształów. Prowadzi to do zmniejszenia powierzchni roboczej elektrod i spadku pojemności.

Zmiany w elektrodzie ujemnej (kadm)

Na elektrodzie kadmowej głównym procesem powodującym jej degradację jest migracja masy aktywnej. W akumulatorze Ni-Cd, który był używany przez długi czas, masa aktywna elektrody ujemnej znajduje się zarówno w separatorze, jak i na elektrodzie dodatniej. W efekcie następuje ubytek masy czynnej, a także zablokowanie warstwy wierzchniej elektrody ujemnej.

Utrudnia to dostęp alkalicznego elektrolitu w głąb elektrody. W rezultacie wzrasta rezystancja wewnętrzna akumulatora. Powoduje to migracja masy czynnej i wzrost dendrytów przez separator do elektrody dodatniej zwarcia i wzrost samorozładowania. Podobnie jak w elektrodzie tlenkowo-niklowej, tak iw kadmowej kryształy powiększają się, a masa aktywna pęcznieje.

Żywotność baterii niklowo-kadmowych zmniejszają również inne nieodwracalne procesy. W szczególności ze względu na wysoki potencjał utleniający elektrody dodatniej utleniają się na niej zanieczyszczenia organiczne. Są to specjalne dodatki stabilizujące i aktywujące w tego typu akumulatorach. Podstawa cermetalowa elektrody podczas utleniania zużywa wodę i uwalnia wodorotlenek niklu (Ni (OH) 2).

Wzrost ciśnienia w akumulatorze niklowo-kadmowym również niekorzystnie wpływa na stan akumulatora. Gdy pojemność elektrody kadmowej maleje, zmienia się równowaga pojemności płytek dodatnich i ujemnych. W rezultacie powstają warunki do wydzielania wodoru. Na niska prędkość rekombinacji, wodór zaczyna się gromadzić i istnieje zagrożenie gwałtownym wzrostem ciśnienia. Ten wzór jest często obserwowany przy szybkim ładowaniu. Na pryzmatyczne i modele dysków Akumulatory Ni-Cd o zwiększonym ciśnieniu, obudowa może ulec deformacji. Szczelność można zachować, ale gęstość zespołu jest zepsuta, rezystancja wewnętrzna akumulatora wzrasta, a napięcie rozładowania maleje.

Warto pamiętać, że wodór gromadzi się również wtedy, gdy akumulator jest stale rozładowywany do 0 woltów. Ponadto wewnątrz akumulatora znajduje się azot, który dostaje się tam po uszczelnieniu. Tak więc w środku nadal występuje redukcja azotanów w elektrolicie. Powoduje również wzrost ciśnienia. Baterie alkaliczne niklowo-kadmowe mają zawór bezpieczeństwa, który zmniejsza ciśnienie. Ale robi się to raz, ponieważ w pierwiastku chemicznym zachodzą nieodwracalne zmiany.

Elektrolit alkaliczny również przyczynia się do spadku wydajności akumulatora Ni-Cd. Dokładniej, zmiana jego składu i objętości. W wyniku zmiany struktury i pęcznienia elektrod dochodzi do wycofania elektrolitu. W rezultacie wzrasta rezystancja wewnętrzna akumulatora. Skład elektrolitu zmienia się stopniowo. W porównaniu ze stanem początkowym objętość węglanów może znacznie wzrosnąć. Przewodność elektryczna elektrolitu spada, a parametry akumulatora pogarszają się podczas rozładowywania. Jest to szczególnie zauważalne przy niskich temperaturach.

Jak działanie i temperatura wpływają na proces degradacji

Jeden z najbardziej ważne czynniki mającym wpływ na proces degradacji baterii niklowo-kadmowej jest temperatura. Na każde dziesięć stopni wzrostu temperatury procesy chemiczne są przyspieszane od dwóch do czterech razy.

Wpływ temperatury staje się jeszcze bardziej wyraźny wraz ze wzrostem prądu ładowania, ponieważ powoduje to nagrzewanie się akumulatora w przypadku przeładowania. Spadek pojemności elektrolitu kadmowego w niskiej temperaturze będzie większy niż spadek pojemności elektrody dodatniej. Nakłada to pewne ograniczenia na korzystanie z baterii w regionach północnych. W takiej sytuacji podczas ładowania wzrasta tempo wydzielania wodoru.

O procesie degradacji akumulatorów niklowo-kadmowych duży wpływ oddaje charakter wyzysku. Co jest tutaj zawarte:

głębokość i sposób rozładowania;
tryb ładowania;
przedział czasu m / y ładowanie i rozładowywanie (jeśli cykl jest ciągły);
okresy przechowywania i eksploatacji.

Na poniższym wykresie można zobaczyć czas pracy akumulatora w cyklach w zależności od głębokości rozładowania.

Należy zauważyć, że akumulatory Ni-Cd mają dość dużą odporność na przypadkowe przeładowanie. Jeśli nadmierne rozładowanie występuje rzadko, wodór łatwo ulega rekombinacji. Po usunięciu polaryzacji napięcie akumulatora zostaje przywrócone.

Przy ciągłym ładowaniu akumulatorów niklowo-kadmowych konieczne jest zapewnienie prądu równego 0,03-0,05 pojemności znamionowej. Jeśli bateria jest stale eksploatowana w tym trybie, oprócz wielkości prądu wpływa również temperatura systemu operacyjnego. Gdy temperatura wzrasta, wzrasta produkcja tlenu. Przyspiesza to degradację baterii. Aby funkcjonować przy ciągłym ładowaniu (temperatura 50-55 stopni Celsjusza), stworzono specjalne modele akumulatorów cylindrycznych. Posiadają elektrody rolkowe o żywotności co najmniej 4 lata. Akumulatory te posiadają dostosowany skład elektrolitu i zostały przygotowane w celu przyspieszenia wchłaniania gazów.

Jeśli rozładujesz akumulator Ni-Cd po długim ładowaniu, to jego pojemność będzie nieco mniejsza niż akumulatorów ładowanych od zera. Ale to zjawisko jest tymczasowe, a pojemność powróci do normy po kilku cyklach ładowania i rozładowania.

Oznaczanie baterii alkalicznych niklowo-kadmowych (Ni-Cd)

Oznaczenie akumulatorów Ni-Cd może wyglądać następująco:

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

Symbole oznaczają:

40 - liczba akumulatorów w akumulatorze lub zestawie akumulatorów;
NK, K - typu niklowo-kadmowego bateria (oznaczenie NK odpowiada TU 16-90 ILVE.563330.001TU, oznaczenie K odpowiada IEC 623, GOST R IEC 60623-2002);
L, H - typ akumulatora Ni-Cd w zależności od trybu rozładowania (L - długi tryb rozładowania, H - krótki tryb rozładowania);
250 - wartość Wydajność nominalna(amperogodziny);
R(P) - wersja plastikowa zbiornika akumulatora;
K - ramowa wersja zestawu akumulatorów.

Plusy i minusy baterii niklowo-kadmowych (Ni-Cd)

Podsumowując, przypomnijmy pokrótce zalety i wady akumulatorów niklowo-kadmowych.

Zalety baterii Ni-Cd

Duża liczba cykli ładowania-rozładowania (ponad 1000);
Długi okres trwałości niezależnie od stopnia naładowania;
Szybki i łatwy sposób ładowania;
Wytrzymać poważne obciążenie;
Możliwość pracy w niskich temperaturach;
Dobrze nadaje się do trudnych warunków pracy;
Zachowaj wydajność w niskich temperaturach;
Są niedrogie.

Wady akumulatorów Ni-Cd

Efekt pamięci i konieczność pracy nad jego wyeliminowaniem;
Wystarczająco wysoki stopień samorozładowanie;
Niska gęstość energii w porównaniu z innymi typami akumulatorów;
Toksyczność materiałów. Dotyczy to zwłaszcza kadmu. W wielu krajach produkcja i używanie takich baterii jest zabronione. Wymaga specjalnego sprzętu i technologii do ich utylizacji.

To wszystko, co chciałem w tym momencie powiedzieć o bateriach niklowo-kadmowych. Jeśli masz pytania lub uzupełnienia na ten temat, zostaw je w komentarzach.

Opublikowane w

Pomimo tego, że od tego roku produkcja akumulatorów niklowo-kadmowych w UE jest zakazana, ci niezmordowani pracownicy nadal są wykorzystywani w wielu niedrogich i wydajnych urządzeniach autonomicznych (śrubokręty, golarki elektryczne, latarki).

W przypadku akumulatorów niklowo-kadmowych preferowane jest szybkie ładowanie impulsowe zamiast powolnego ładowania prądem stałym. Te akumulatory mogą dostarczać dużo energii, co czyni je idealnym wyborem do samodzielnych zastosowań o dużej mocy. Akumulatory niklowo-kadmowe to jedyny rodzaj akumulatorów, które mogą wytrzymać pełne rozładowanie pod dużym obciążeniem bez żadnych konsekwencji. Inne rodzaje akumulatorów wymagają niecałkowitego rozładowania przy stosunkowo niskich obciążeniach.

Akumulatory niklowo-kadmowe nie lubią długotrwałego ładowania przy sporadycznych lekkich obciążeniach. Okresowe pełne rozładowanie jest im potrzebne jak powietrze człowiekowi - przy braku całkowitego rozładowania na elektrodach tworzą się duże kryształy metalu (co prowadzi do manifestacji tzw. "efektu pamięci") - akumulator gwałtownie się rozładowuje jego pojemność. Dla długiej i wydajnej pracy akumulatorów NiCd wymagane są cykle konserwacji akumulatorów - całkowite rozładowanie, a następnie pełne naładowanie, zgodnie z większością zaleceń - raz w miesiącu, nie rzadziej niż raz na 2-3 miesiące.

Ładowanie niskimi prądami w ciągu 5-12 godzin pozwala obejść się bez żadnych środków ostrożności w postaci systemów kontroli ładowania i rozładowania. Podczas ładowania akumulator po prostu będzie powoli tracił pojemność (ku uciesze producenta). Należy o tym pamiętać, korzystając z ładowarek typu „bad-boy” (ładowarek bez mechanizmu automatycznej kontroli ładowania). Dlatego najlepiej jest ładować całkowicie rozładowany akumulator i ściśle przestrzegać czasu ładowania, co pozwoli na zachowanie pojemności akumulatora NiCd przez długi czas.

Przy korzystaniu z „szybkiego” ładowania (o czasie ładowania poniżej 5 godzin) wskazane jest posiadanie ładowarki z czujnikiem temperatury, ponieważ podczas ładowania temperatura akumulatora rośnie, a wraz z temperaturą rośnie pojemność, gdyż wzrost pojemności, ładowarka może doładować akumulator powyżej wymaganego poziomu, co prowadzi do jeszcze większego wzrostu temperatury (zjawisko „przyspieszenia termicznego” akumulatora) i co najmniej do pogorszenia parametrów akumulatora. Podobna sytuacja występuje podczas ładowania akumulatora w niskich temperaturach. Czujnik temperatury pozwala przesuwać parametry ładowania w zależności od temperatury akumulatora, a także odłączyć akumulator od ładowania, gdy tempo wzrostu temperatury przekroczy 1 stopień Celsjusza na minutę lub gdy temperatura akumulatora osiągnie 60 stopni Celsjusza, co pozwala uniknąć tragicznych konsekwencji ucieczce termicznej.

Jako ilustrację potrzeby czujnika temperatury w ładowarce mogę podać przykład dwuletniego ładowania akumulatora niklowo-kadmowego do profesjonalnej wkrętarki na ładowarce bez czujnika temperatury (na zdjęciu - ten jest sama ładowarka), co pozwala naładować baterię w przyspieszonym tempie - w godzinę. W tym czasie temperatura w mieszkaniu wynosiła około 30°C, ładowarka powinna samoczynnie ładować akumulator do momentu osiągnięcia docelowego napięcia i automatycznie się wyłączać, o czym mówiono po angielsku na biało w instrukcji w dziale dotyczącym bezpieczeństwa. Rano pierwszy akumulator z zestawu został naładowany bez żadnych ekscesów - po 50 minutach ładowarka się wyłączyła, pod wieczór drugi akumulator sprawił niespodziankę podczas ładowania: z powodu braku czujnika temperatury w ładowarce akumulator wszedł w tryb przyspieszenia termicznego. Ponieważ ładowanie zostało przyspieszone, problem został zauważony późno - gdy akumulator zaczął dymić i zaczął rozpylać gorący elektrolit. Ładowarkę, którą szybko odłączono od sieci, udało się uratować. Akumulator parskał w agonii przez długi czas, starając się wyrządzić jak największe szkody, wyjeżdżając do innego świata, ale nie udało się, a szkody ograniczyły się do kosztu samego akumulatora - 15USD. Od tego czasu ładowarka jest podłączona do sieci za pomocą timera.