Никл-кадмијумске батерије или батерије

Никл-кадмијумске батерије су секундарни извори електричне енергије које је изумео Валдмар Јунгнер. Крајем 19. века у Шведској, уређај се састоји од кућишта, две електроде - аноде и катоде - сепаратора и електролита. Разликује се од других батерија по материјалу који се користи за израду електрода и раствору електролита. Ове разлике значајно утичу на техничке карактеристике батерије.

Дизајн и принцип рада

Никл-кадмијумске батерије (NiCd) раде на принципу претварања хемијске енергије у електричну енергију путем реверзибилних реакција никл хидроксида (NiOOH), кадмијума (Cd), воде (H₂О). Као резултат тога, формира се никл хидроксид Ni(OH).₂ и Cd(OH)₂, појављује се ЕМП.

Хемијске реакције које се одвијају у батерији:

Током пуњења: 2Ni(OH)₂+ Cd(OH)₂ → 2NiOOH + Cd + 2H₂О

Током пражњења: 2NiOOH + Cd + 2H₂O → 2Ni(OH)₂+ Cd(OH)₂

Никл-кадмијумске батерије се производе у густом металном кућишту, унутар којег су никлове и кадмијумске електроде одвојене сепаратором, а алкални раствор (калијум хидроксид) служи као електролит. Анода је фолија или челична жичана мрежа обложена смешом никл хидроксида и проводног материјала. Катода је такође челична мрежа или фолија, са сунђерастим металом кадмијума утиснутим у ћелије.

Сорте

Никл-кадмијумске батерије према свом облику су:

1. Цилиндрични - добили су друго име - „банке“.
2. Раван - диск или „таблет“

Цилиндрични распон величина састоји се од неколико основних стандардних типова:

Ознака	Пречник, мм	Дужина, мм	Тежина, г
А	17	50	32
АА	14.2	50	21
ААА	10,5	44,5	10
1/2 SC	23	26	30
SC (под Ц)	23	43	52
Ц	26	46	72
Д	33	58	105-145
Ф	33	91	231
СФ (супер Ф)	41,4	89,1	393

 

Диск батерије или „таблети“ били су прилично популарни у земљама бившег СССРМодерни кадмијумски аналози совјетских „таблета“ користе се у сатовима, фото-блицевима, слушни апарати, камере, батеријске лампе.

Карактеристике

1. Номинални напон једног елемента је 1,2 V.
2. Радни температурни опсег: од +40 до -50^ОСА.
3. Могућност потпуног пуњења-пражњења је од 100 до 1000, модерни побољшани модели достижу 2000 циклуса.
4. Стопа самопражњења је око 10% месечно.

Предности

Никл-кадмијумске батерије имају низ предности у односу на друге:

• Могућност рада на температурама испод нуле.
• Брза брзина пуњења и споро пражњење батерије.
• Рад у екстремним индустријским условима (отпорност на ударце, удварање, велика оптерећења, повећану прашину, температуре испод нуле).
• Вишеструки циклуси пуњења и пражњења – 1000 или више.
• Дуг век трајања - до 10 година.
• Дуг рок трајања, чак и када је празан – око 5 година.
• Релативно ниска цена.

Мане

Недостаци укључују:

• Ефекат меморије је губитак капацитета приликом пуњења кадмијумске батерије која није потпуно испражњена.
• Токсичност унутрашњег садржаја значи да се током одлагања морају поштовати прописи о заштити животне средине.
• Самопражњење - након годину дана складиштења, потпуно напуњена никл-кадмијумска батерија ће се потпуно испразнити.
• Процес опоравка батерије након дуготрајног складиштења траје неколико пуних циклуса пуњења и пражњења.
• Ниски напон једне ћелије је 1,2 V. Да би се повећао излазни напон батерије, неколико ћелија је повезано серијски.

Примена

Кадмијумске батерије, Због својих карактеристика, користе се у уређајима са великом потрошњом струје и великим радним оптерећењима:

• Речни и морски транспорт.
• Ваздушни саобраћај - авиони, хеликоптери.
• Приземни електрични превоз - трамваји, тролејбуси.
• Војна опрема.
• Индустријска производња - електрични аутомобили.
• Електрични алати - бушилице, одвијачи.
• Кућни апарати - електрични бријачи, батеријске лампе.
• Радиотехника – преносиви интерфони, играчке на радио-управљање.

Закључци, препоруке

• Ni-CD батерије се не загревају током рада јер су хемијске реакције унутра ендотермне, што значи да се генерисана топлота апсорбује. Ово својство смањује ризик од прегревања и продужава њихов век трајања.
• Присуство чврстог, заптивног кућишта, способног да издржи агресивне спољашње утицаје (промене температуре и притиска, хемијско уништење), чини никл-кадмијумске батерије отпорним на спонтано сагоревање.
• У индустријским постројењима, кадмијумске батерије настављају поуздано да служе 10-20 година, упркос новим модерним аналогама, и стога не захтевају замену.

Да бисте продужили век трајања никл-кадмијумских батерија, потребно их је правилно пунити:

• За квалитетно пуњење потребно је користити посебне пуњаче (ЗУ).
• Не препоручује се пуњење батерије која није потпуно испражњена - доћи ће до кристализације, површина супстанце ће се смањити и капацитет.
• Константно пуњење - које је резултат прегревања и смањења количине воде у електролиту - довешће до уништења електрода и сепаратора.
• Недовољно пуњење ће скратити век трајања NiCd батерије.
• Да би се елиминисао „ефекат меморије“, капацитет батерије мора се обновити извођењем неколико циклуса пуњења и пражњења.
• Процес пуњења се најбоље изводи на температури од 20^ОСА.