Bateri atau bateri nikel-kadmium

Bateri nikel-kadmium merupakan sumber tenaga elektrik sekunder yang dicipta oleh Waldmar Jungner. Pada akhir abad ke-19 di Sweden, peranti ini terdiri daripada perumah, dua elektrod—anod dan katod—pemisah, dan elektrolit. Ia berbeza daripada bateri lain dari segi bahan yang digunakan untuk membuat elektrod dan larutan elektrolit. Perbezaan ini memberi kesan yang ketara kepada ciri teknikal bateri.

Reka bentuk dan prinsip operasi

Bateri nikel-kadmium (NiCd) beroperasi berdasarkan prinsip menukar tenaga kimia kepada tenaga elektrik melalui tindak balas boleh balik nikel hidroksida (NiOOH), kadmium (Cd), air (H₂O). Hasilnya, nikel hidroksida Ni(OH) terbentuk.₂ dan Cd(OH)₂, muncul EMF.

Tindak balas kimia yang berlaku dalam bateri:

Semasa pengecasan: 2Ni(OH)₂+ Cd(OH)₂ → 2NiOOH + Cd + 2H₂O

Semasa pelepasan: 2NiOOH + Cd + 2H₂O → 2Ni(OH)₂+ Cd(OH)₂

Bateri nikel-kadmium dihasilkan dalam bekas logam yang padat, di mana elektrod nikel dan kadmium dipisahkan oleh pemisah, dan larutan alkali (kalium hidroksida) berfungsi sebagai elektrolit. Anod ialah kerajang atau jaringan dawai keluli yang disalut dengan campuran nikel hidroksida dan bahan konduktif. Katod juga merupakan jaringan keluli atau kerajang, dengan logam span kadmium yang ditekan ke dalam sel.

Varieti

Bateri nikel-kadmium mengikut bentuknya, ia adalah:

1. Yang berbentuk silinder - mereka menerima nama kedua - "bank".
2. Rata - cakera atau "tablet"

Julat saiz silinder terdiri daripada beberapa jenis standard asas:

Penamaan	Diameter, mm	Panjang, mm	Berat, g
A	17	50	32
AA	14.2	50	21
AAA	10.5	44.5	10
1/2 SC	23	26	30
SC (sub C)	23	43	52
C	26	46	72
D	33	58	105-145
F	33	91	231
SF (super F)	41.4	89.1	393

 

Bateri cakera atau "tablet" agak popular di negara-negara bekas USSRAnalog kadmium moden bagi "tablet" Soviet digunakan dalam jam tangan, kilatan foto, alat bantu pendengaran, kamera, lampu suluh.

Ciri-ciri

1. Voltan nominal satu elemen ialah 1.2 V.
2. Julat suhu operasi: dari +40 hingga -50^ODENGAN.
3. Kemungkinan cas-nyahcas penuh adalah dari 100 hingga 1000, model moden yang dipertingkatkan mencapai 2000 kitaran.
4. Kadar pelepasan diri adalah kira-kira 10% sebulan.

Kelebihan

Bateri nikel-kadmium mempunyai beberapa kelebihan berbanding yang lain:

• Kemungkinan operasi pada suhu di bawah sifar.
• Kelajuan pengecasan pantas dan nyahcas bateri perlahan.
• Operasi di bawah keadaan perindustrian yang melampau (rintangan terhadap kejutan, hentaman, beban tinggi, peningkatan habuk, suhu di bawah sifar).
• Berbilang kitaran cas-nyahcas – 1000 atau lebih.
• Hayat perkhidmatan yang panjang - sehingga 10 tahun.
• Jangka hayat yang panjang, walaupun tidak dicas - kira-kira 5 tahun.
• Kos yang agak rendah.

Kecacatan

Kelemahan tersebut termasuk:

• Kesan ingatan ialah kehilangan kapasiti apabila mengecas bateri kadmium yang tidak dinyahcas sepenuhnya.
• Ketoksikan kandungan dalaman bermakna peraturan keselamatan alam sekitar mesti dipatuhi semasa pelupusan.
• Nyahcas sendiri - selepas satu tahun penyimpanan, bateri nikel-kadmium yang dicas sepenuhnya akan dinyahcas sepenuhnya.
• Proses pemulihan bateri selepas penyimpanan jangka panjang mengambil beberapa kitaran cas-nyahcas penuh.
• Voltan rendah bagi satu sel tunggal ialah 1.2 V. Untuk meningkatkan voltan keluaran bateri, beberapa sel disambungkan secara bersiri.

Permohonan

Bateri kadmium, Disebabkan ciri-cirinya, ia digunakan dalam peranti dengan penggunaan arus tinggi dan beban operasi yang tinggi:

• Pengangkutan sungai dan laut.
• Pengangkutan udara - kapal terbang, helikopter.
• Pengangkutan elektrik darat - trem, bas troli.
• Peralatan ketenteraan.
• Pengeluaran perindustrian - kereta elektrik.
• Alatan kuasa - gerudi, pemutar skru.
• Peralatan rumah tangga - pisau cukur elektrik, lampu suluh.
• Kejuruteraan radio – interkom mudah alih, mainan kawalan radio.

Kesimpulan, cadangan

• Bateri Ni-CD tidak menjadi panas semasa operasi kerana tindak balas kimia di dalamnya adalah endotermik, bermakna haba yang dihasilkan diserap. Sifat ini mengurangkan risiko terlalu panas dan memanjangkan hayat perkhidmatannya.
• Kehadiran selongsong yang ketat dan tertutup rapat, mampu menahan pengaruh luaran yang agresif (perubahan suhu dan tekanan, pemusnahan kimia), menjadikan bateri nikel-kadmium tahan terhadap pembakaran spontan.
• Di loji perindustrian, bateri kadmium terus berfungsi dengan andal selama 10-20 tahun, walaupun terdapat analog moden yang baharu, dan oleh itu tidak memerlukan penggantian.

Untuk memanjangkan hayat bateri nikel-kadmium, ia perlu dicas dengan betul:

• Untuk pengecasan berkualiti tinggi, anda perlu menggunakan pengecas khas (ZU).
• Tidak digalakkan untuk mengecas bateri yang tidak dinyahcas sepenuhnya - penghabluran akan berlaku, luas permukaan bahan akan berkurangan, dan kapasiti.
• Pengecasan berterusan - akibat daripada terlalu panas dan pengurangan jumlah air dalam elektrolit - akan mengakibatkan kemusnahan elektrod dan pemisah.
• Pengecasan yang kurang akan mengurangkan jangka hayat bateri NiCd.
• Untuk menghapuskan "kesan ingatan", kapasiti bateri mesti dipulihkan dengan menjalankan beberapa kitaran cas-nyahcas.
• Proses pengecasan paling baik dilakukan pada suhu 20^ODENGAN.