Нікель-кадмієві акумулятори - help for engineer, Схема, принцип дії, формули і розрахунок

Нікель-кадмієві акумулятори (Ni-Cd) мають суттєво меншу область застосування в порівнянні з свинцево-кислотними акумуляторами. в зв'язку з жорсткістю вимог щодо екологічної сторони використання даних акумуляторів і їх переробки.

Основною областю застосування, про це коротко згадувалося в загальних відомостях про акумулятори. є використання у вигляді стандартного гальванічного елемента, застосування великих нікель-кадмієвих батарей на електрокарах (використовується як тяговий), як бортові акумулятори в літаках і вертольотах, в трамваях і тролейбусах. Звичайно, потрібно не забути згадати використання даних акумуляторів для живлення автономних інструментів для будівництва, наприклад, шуруповертів, дрилів і т.п.

Як вже говорилося раніше, нікель-кадмієві акумулятори активно витісняються іншими типами, наприклад, нікель-металогідридні акумулятори мають питомі характеристики в 2 рази більше, в порівнянні з нікель-кадмієвих, що призвело до того, що апаратура використовує даний тип акумуляторів поліпшила свої споживчі властивості. Однак, нікель-кадмієві разом з нікель-металогідридними акумулятори мають оксидно-нікелевий позитивний електрод, що визначає схожі властивості цих акумуляторів.

Нікель-кадмієвих акумуляторів необхідний повний розряд, в разі, якщо його будуть використовувати, і не повністю розряджати, то на внутрішніх пластинах елементів утворюються кристали, які в значній мірі є незворотнім знижують ємність акумулятора, цей ефект називається «ефект пам'яті».

Іншою стороною їх поступового відходу на другий план, є відносно дорога вартість утилізації, в порівнянні з іншими видами. Утилізація акумуляторів типу Ni-Cd акумуляторів відбувається в печах при дуже високих температурах, в яких кадмій стає надмірно летючим, і якщо на печі не буде обладнаний спеціальний фільтр, який повинен вловлювати токсичні речовини, випаровувані при плавці, то ці продукти плавлення будуть отруювати навколишнє середовище .

Зарядка нікель-кадмієвих акумуляторів

Номінальна напруга повністю зарядженого акумулятора становить 1,2В (в деяких 1,36), розрядженого 1В, це порогові значення напруг в яких відбувається експлуатація акумулятора. Зарядка нікель кадмієвих акумуляторів, можна сказати, стандартна для всіх типів акумуляторів - струмом рівним 10% ємності акумулятора, протягом приблизно 16 годин. Номінальний режим розрядки акумулятора проходить при струмі, що дорівнює 20% від ємності. У Ni-Cd акумуляторів досить великий діапазон робочих температур становить від -50 до + 40 ° C. Саморозряд дорівнює приблизно 10% і зростає з використанням (напрацюванням). Наприклад у літій-іонних акумуляторів і їх братів літій-полімерних акумуляторів саморозряд в рази менше.

Зберігання нікель-кадмієвих акумуляторів

Рекомендується зберігати акумулятори в розрядженому вигляді, що б при зберіганні вони не втрачали свою ємність через саморозряду, після зарядки вони відновлять свої властивості повністю. Якщо зберігати акумулятори при низькій температурі, то це істотно знижує струм саморозряду, який, наприклад, при зберіганні в середовищі з температурою в 0 ° С буде рівно в 2 рази менше, ніж при зберіганні з температурою в 20 ° С.

Вкрай рекомендується, після тривалого зберігання здійснити заряд-розряд акумулятора, струмом, який буде дорівнює ємності.

Переваги нікель-кадмієвих акумуляторів:

1) можливість зберігання в розрядженому стані;

2) велика кількість робочих циклів при правильній експлуатації;

3) робота при низьких температурах;

4) пристосованість працювати в жорстких умовах експлуатації;

5) низька вартість.

Недоліки нікель-кадмієвих акумуляторів:

1) основний недолік цих акумуляторів - ефект пам'яті;

2) токсичність використовуваних матеріалів;

3) струм саморозряду відносно великий;

Окислювально-відновні реакції в акумуляторі

Далі я хочу написати загальні реакції в акумуляторі, катоді, і аноді (читаючи зліва направо - заряд, справа наліво - розряд):

Загальна реакція протікає в нікель-кадмиевом акумуляторі:

Процес, який відбувається на позитивному оксидно-нікелевому електроді:

Процес, який відбувається на негативному кадмиевом електроді: