Mga Baterya ng Nickel Cadmium

Sa ikalawang kalahati ng ikadalawampu siglo, ang isa sa mga pinakamahusay na rechargeable na kasalukuyang mapagkukunan ng kemikal ay ang mga rechargeable na baterya na ginawa gamit ang teknolohiya ng nickel-cadmium. Malawakang ginagamit pa rin sila sa iba't ibang larangan dahil sa kanilang pagiging maaasahan at hindi mapagpanggap.

Ano ang baterya ng Nickel Cadmium

Ang mga baterya ng nikel-cadmium ay mga galvanic rechargeable kasalukuyang mapagkukunan, na naimbento noong 1899 sa Sweden ni Waldmar Jungner. Hanggang sa 1932, ang kanilang praktikal na paggamit ay napaka limitado dahil sa mataas na gastos ng mga metal na ginamit sa paghahambing sa mga baterya ng lead-acid.

Ang pagpapabuti ng teknolohiya ng kanilang produksiyon ay humantong sa isang makabuluhang pagpapabuti sa kanilang mga katangian ng pagpapatakbo at pinapayagan noong 1947 na lumikha ng isang selyadong walang bayad na baterya na may mahusay na mga parameter.

Ang prinsipyo ng operasyon at ang baterya ng Ni-Cd na aparato

Ang mga baterya na ito ay gumagawa ng de-koryenteng enerhiya dahil sa nababaligtad na pakikipag-ugnay ng kadmium (Cd) na may nickel oxide-hydroxide (NiOOH) at tubig, na nagreresulta sa pagbuo ng nickel hydroxide Ni (OH) 2 at cadmium hydroxide Cd (OH) 2, na nagiging sanhi ng hitsura ng isang elektromotiko na puwersa.

Ang mga baterya ng Ni-Cd ay ginawa sa mga selyadong enclosure na naglalaman ng mga electrodes na pinaghiwalay ng isang neutral na separator, na naglalaman ng nikel at cadmium, na nasa isang solusyon ng isang tulad ng halaya na electrolyte (karaniwang potassium hydroxide, KOH).

Ang positibong elektrod ay isang bakal mesh o foil na pinahiran ng isang nickel oxide-hydroxide paste na halo-halong may conductive material

Ang negatibong elektrod ay isang bakal mesh (foil) na may pinindot na butas na kadmyum.

Ang isang elemento ng nikel-cadmium ay may kakayahang maghatid ng isang boltahe na humigit-kumulang na 1.2 volts, samakatuwid, upang madagdagan ang boltahe at kapangyarihan ng mga baterya sa kanilang disenyo, maraming mga kahanay na electrodes ang ginagamit, na pinaghiwalay ng mga separator.

Mga pagtutukoy at kung ano ang mga baterya ng Ni-Cd

Ang mga baterya ng Ni-Cd ay may mga sumusunod na pagtutukoy:

• ang paglabas boltahe ng isang elemento ay tungkol sa 0.9-1 volts;
• ang nominal boltahe ng elemento ay 1.2 v, upang makakuha ng mga boltahe ng 12v at 24v, ginagamit ang isang serye na koneksyon ng ilang mga elemento;
• boltahe ng isang buong singil - 1.5-1.8 volts;
• temperatura ng pagtatrabaho: mula -50 hanggang +40 degrees;
• bilang ng mga pag-load ng paglabas ng singil: mula 100 hanggang 1000 (sa pinaka modernong mga baterya - hanggang sa 2000), depende sa teknolohiyang ginamit;
• antas ng paglabas ng sarili: mula 8 hanggang 30% sa unang buwan pagkatapos ng isang buong singil;
• tiyak na pagkonsumo ng enerhiya - hanggang sa 65 W * oras / kilo;
• buhay ng serbisyo - mga 10 taon.

Ang mga baterya ng Ni-Cd ay ginawa sa iba't ibang mga kaso ng mga karaniwang sukat at sa di pamantayang disenyo, kasama ang disk, hermetic form.

Nasaan ang mga baterya ng nickel-cadmium?

Ang mga baterya na ito ay ginagamit sa mga aparato na kumonsumo ng mataas na alon, at nakakaranas din ng mataas na naglo-load sa panahon ng operasyon sa mga sumusunod na kaso:

• sa mga trolleybus at trams;
• sa mga de-koryenteng kotse;
• sa transportasyon ng dagat at ilog;
• sa mga helikopter at eroplano;
• sa mga tool ng kapangyarihan (mga distornilyador, drills, electric screwdrivers at iba pa);
• mga electric shaver;
• sa kagamitan sa militar;
• portable radio stations;
• sa mga laruan sa radyo;
• sa mga ilaw para sa diving.

Sa kasalukuyan, dahil sa apreta ng mga kinakailangan sa kapaligiran, karamihan sa mga baterya ng mga sikat na laki (AA, AAA at iba pa) ay gawa ng nickel-metal hydride at lithium-ion na teknolohiya. Gayunpaman, maraming mga baterya ng Ni Cd na iba't ibang laki, na inilabas ilang taon na ang nakalilipas, ay nagpapatakbo pa rin.

Ang mga cell ng Ni-Cd ay may mahabang buhay ng serbisyo, na kung minsan ay lumampas sa 10 taon, at samakatuwid ang ganitong uri ng baterya ay maaari pa ring matagpuan sa iba't ibang mga elektronikong aparato, maliban sa mga nakalista sa itaas.

Mga kalamangan at Cons ng Ni-Cd Baterya

Ang ganitong uri ng baterya ay may mga sumusunod na positibong katangian:

• mahabang buhay at ang bilang ng mga pag-load-discharge cycle;
• mahabang buhay ng serbisyo at imbakan;
• ang kakayahang mabilis na singilin;
• kakayahang makatiis ng mabibigat na naglo-load at mababang temperatura;
• pagpapanatili ng kakayahang magamit sa mga pinaka-masamang kondisyon ng operating;
• mababang gastos;
• ang kakayahang mag-imbak ng mga baterya na ito sa pinalabas na kondisyon hanggang sa 5 taon;
• medium overcharge resistensya.

Kasabay nito, ang mga suplay ng kuryente ng nickel-cadmium ay may maraming mga kawalan:

• ang pagkakaroon ng isang epekto ng memorya, na ipinakita sa pagkawala ng kapasidad kapag singilin ang baterya, nang hindi naghihintay para sa isang buong paglabas;
• ang pangangailangan para sa pag-iwas sa trabaho (maraming mga siklo ng pag-aalis ng bayad) upang makamit ang buong kapasidad;
• ang buong pagpapanumbalik ng baterya pagkatapos ng pangmatagalang pag-iimbak ay nangangailangan ng tatlo hanggang apat na mga siklo ng buong singilin;
• malaking pag-alis ng sarili (tungkol sa 10% sa unang buwan ng imbakan), na humahantong sa isang halos kumpletong paglabas ng baterya sa taon ng imbakan;
• mababang density ng enerhiya kumpara sa iba pang mga baterya;
• ang mataas na toxicity ng kadmium, dahil sa kung saan sila ay pinagbawalan sa isang bilang ng mga bansa, kabilang ang EU, ang pangangailangan na itapon ang mga naturang baterya sa mga espesyal na kagamitan;
• mas maraming timbang kaysa sa mga modernong baterya.

Pagkakaiba ng Ni-Cd mula sa mga mapagkukunang Li-Ion o Ni-Mh

Ang mga baterya na may mga aktibong sangkap, kabilang ang nikel at cadmium, ay may isang bilang ng mga pagkakaiba-iba mula sa mas modernong lithium-ion at nickel-metal hydride na mapagkukunan ng koryente:

• Mga elemento ng Ni-Cd, hindi katulad Li-ion at Ni-mh ang mga pagpipilian ay may epekto ng memorya, magkaroon ng isang mas mababang tukoy na kapasidad sa parehong sukat;
• Ang mga mapagkukunan ng NiCd ay mas hindi mapagpanggap, mapanatili ang pagganap sa napakababang temperatura, maraming beses na mas lumalaban sa sobrang pag-agos at malakas na paglabas;
• Ang mga baterya ng Li-ion at Ni-Mh ay mas mahal, natatakot sa labis na pagpapadulas at malakas na paglabas, ngunit may mas kaunting paglabas sa sarili;
• ang buhay at pag-iimbak ng mga Li-Ion na baterya (2-3 taon) ay maraming beses na mas maikli kaysa sa mga produkto ng Ni Cd (8-10 taon);
• ang mga mapagkukunan ng nickel-cadmium ay mabilis na nawalan ng kapasidad kapag ginamit sa isang mode ng buffer (halimbawa, sa UPS). Bagaman maaari silang ganap na maibalik sa pamamagitan ng malalim na paglabas at singil, mas mahusay na huwag gumamit ng mga produkto ng Ni Cd sa mga aparato kung saan sila ay patuloy na recharged;
• ang parehong mode ng singil ng Ni-Cd at Ni-Mh na baterya ay nagbibigay-daan sa iyo upang magamit ang parehong mga charger, ngunit dapat mong isaalang-alang ang katotohanan na ang mga baterya ng nickel-cadmium ay may mas malinaw na epekto ng memorya.

Batay sa mga pagkakaiba, imposible na makagawa ng isang hindi magkatulad na konklusyon tungkol sa kung aling mga baterya ang mas mahusay, dahil ang lahat ng mga elemento ay may lakas at kahinaan.

Mga Tuntunin ng Paggamit

Sa panahon ng operasyon sa mga mapagkukunan ng Ni Cd, maraming mga pagbabago ang nagaganap na humantong sa isang unti-unting pagkasira sa pagganap at, sa huli, sa pagkawala ng pagganap:

• ang mabisang lugar at masa ng mga elektrod ay bumababa;
• nagbabago ang komposisyon at dami ng electrolyte;
• agnas ng separator at organikong mga dumi;
• nawala ang tubig at oxygen;
• Ang mga kasalukuyang pagtagas ay nangyayari dahil sa paglaki ng mga kadamium dendrite sa mga plato.

Upang mabawasan ang pinsala sa baterya na nangyayari sa panahon ng operasyon at imbakan nito, kinakailangan upang maiwasan ang mga masamang epekto sa baterya, na nauugnay sa mga sumusunod na kadahilanan:

• ang singil ng isang hindi kumpletong sisingilin na baterya ay humahantong sa isang mababalik na pagkawala ng kapasidad nito dahil sa isang pagbawas sa kabuuang lugar ng aktibong sangkap bilang isang resulta ng pagbuo ng kristal;
• regular na malakas na recharge, na humahantong sa sobrang pag-init, nadagdagan ang pagbuo ng gas, pagkawala ng tubig sa electrolyte at sinisira ang mga electrodes (lalo na ang anode) at ang separator;
• undercharging, na humahantong sa napaaga na pag-ubos ng baterya;
• pangmatagalang operasyon sa napakababang temperatura ay humahantong sa isang pagbabago sa komposisyon at dami ng electrolyte, ang panloob na pagtutol ng pagtaas ng baterya at ang pagganap nito ay lumala, lalo na, ang kapasidad ay bumababa.

Sa pamamagitan ng isang malakas na pagtaas ng presyon sa loob ng baterya bilang isang resulta ng isang mabilis na singil na may malaking kasalukuyang at malakas na pagkabulok ng cadmium cathode, ang labis na hydrogen ay maaaring mapalaya sa baterya, na humantong sa isang matalim na pagtaas ng presyon, na maaaring mabago ang kaso, lumalabag sa density ng pagpupulong, nagdaragdag ng panloob na pagtutol at binabawasan ang operating boltahe.

Sa mga baterya na nilagyan ng isang emergency na balbula ng emergency pressure, ang panganib ng pagpapapangit ay maiiwasan, ngunit hindi maiiwasan ang mga pagbabago sa kemikal na komposisyon ng baterya.

Ang pagsingil ng mga baterya ng Ni Cd ay dapat na isinasagawa kasama ang kasalukuyang 10% (kung kinakailangan, isang mabilis na singil sa mga espesyal na baterya na may kasalukuyang hanggang sa 100% bawat 1 oras) ng kanilang kapasidad (halimbawa, 100 mA sa isang kapasidad na 1000 mAh) para sa 14-16 na oras. Ang pinakamahusay na mode ng kanilang paglabas ay isang kasalukuyang katumbas ng 20% ​​ng kapasidad ng baterya.

Paano mabawi ang baterya ni Cd

Sa kaso ng pagkawala ng kapasidad, ang mga suplay ng kuryente ng nickel-cadmium ay maaaring halos ganap na naibalik gamit ang isang buong paglabas (hanggang sa 1 bolta bawat cell) at kasunod na singil sa karaniwang mode. Ang pagsasanay ng mga baterya ay maaaring maulit nang maraming beses para sa pinaka kumpletong pagpapanumbalik ng kanilang kapasidad.

Kung hindi posible na maibalik ang baterya sa pamamagitan ng paglabas at singil, maaari mong subukang ibalik ang mga ito sa pamamagitan ng paglalapat ng mga maikling kasalukuyang pulso (sampu-sampung beses na mas malaki kaysa sa kapasidad ng naibalik na elemento) sa loob ng ilang segundo. Ang epekto na ito ay nag-aalis ng panloob na circuit sa mga cell ng baterya na nangyayari dahil sa paglaki ng mga dendrite sa pamamagitan ng pagsunog sa kanila ng isang malakas na kasalukuyang. Mayroong mga espesyal na pang-industriya na aktibista na nagsasagawa ng epekto na ito.

Ang buong pagpapanumbalik ng paunang kapasidad ng naturang mga baterya ay imposible dahil sa hindi maibabalik na mga pagbabago sa komposisyon at mga katangian ng electrolyte, pati na rin ang pagkasira ng mga plato, ngunit ginagawang posible upang mapalawak ang buhay ng baterya.

Ang pamamaraan ng pagbawi sa bahay ay isagawa ang mga sumusunod na pagkilos:

• isang wire na may isang seksyon ng krus na hindi bababa sa 1.5 square square ay konektado minus ang naibalik na cell na may katod ng isang malakas na baterya, tulad ng isang kotse o UPS;
• ang pangalawang kawad ay ligtas na nakakabit sa anode (kasama) ng isa sa mga baterya;
• sa loob ng 3-4 segundo, ang libreng pagtatapos ng pangalawang kawad ay mabilis na hawakan ang libreng plus terminal (na may dalas ng mga 2-3 contact bawat segundo). Sa kasong ito, kinakailangan upang maiwasan ang pag-welding ng mga wire sa kantong;
• na may isang voltmeter, ang boltahe sa mapagkukunan na naibalik ay nasuri; sa kawalan nito, isinasagawa ang isa pang siklo sa pagbawi;
• kapag lumilitaw ang isang elektromotiko na puwersa sa baterya, ipinatutupad ito;

Bilang karagdagan, maaari mong subukang sirain ang mga dendrites sa baterya sa pamamagitan ng pagyeyelo ng mga ito sa loob ng 2-3 oras, na sinusundan ng isang matalim na gripo. Kapag nagyelo, ang mga dendrites ay nagiging malutong at nawasak sa pamamagitan ng pagkabigla, na teoretikal ay makakatulong na mapupuksa ang mga ito.

Mayroong mas matinding mga paraan ng pagbawi na nauugnay sa pagdaragdag ng distilled water sa mga lumang elemento sa pamamagitan ng pagbabarena sa kanilang mga katawan. Ngunit ang buong pagkakaloob ng higpit ng naturang mga elemento sa hinaharap ay napaka-may problema. Samakatuwid, hindi mo dapat i-save at ilantad ang iyong kalusugan sa panganib ng pagkalason sa mga compound ng kadmium dahil sa pagkakaroon ng maraming mga siklo sa trabaho.

Imbakan at pagtatapon

Mas mainam na mag-imbak ng mga baterya ng nickel-cadmium sa isang pinalabas na estado sa isang mababang temperatura sa isang tuyo na lugar. Ang mas mababa ang temperatura ng imbakan ng naturang mga baterya, mas mababa ang pag-alis ng kanilang sarili. Ang mga de-kalidad na modelo ay maaaring maiimbak ng hanggang sa 5 taon nang walang makabuluhang pinsala sa mga teknikal na katangian. Upang ilagay ang mga ito sa operasyon, sapat na upang singilin ang mga ito.

Ang mga nakakapinsalang sangkap na nakapaloob sa isang baterya ng AA ay maaaring mahawahan ng mga 20 square square na teritoryo. Para sa ligtas na pagtatapon ng mga baterya ng Ni Cd, dapat silang dalhin sa mga puntos sa pag-recycle, mula sa kung saan ipinadala sila sa mga pabrika, kung saan dapat silang sirain sa mga espesyal na selyadong hurno na nilagyan ng mga filter na kumukuha ng mga nakakalason na sangkap.