Nickel-Cadmium-Batterien oder Batterien

Nickel-Cadmium-Batterien sind sekundäre elektrische Energiequellen, die von Waldmar Jungner erfunden wurden. Ende des 19. Jahrhunderts wurde in Schweden eine Batterie entwickelt, die aus einem Gehäuse, zwei Elektroden – Anode und Kathode –, einem Separator und einem Elektrolyten besteht. Sie unterscheidet sich von anderen Batterien durch das Material der Elektroden und der Elektrolytlösung. Diese Unterschiede haben einen erheblichen Einfluss auf die technischen Eigenschaften der Batterie.

Konstruktions- und Funktionsprinzip

Nickel-Cadmium-Batterien (NiCd) funktionieren nach dem Prinzip der Umwandlung chemischer Energie in elektrische Energie durch reversible Reaktionen von Nickelhydroxid (NiOOH), Cadmium (Cd) und Wasser (H₂O).₂O). Dadurch entsteht Nickelhydroxid Ni(OH) .₂ und Cd(OH)₂erscheint Elektromagnetische FelderDie

Chemische Reaktionen in einer Batterie:

Während des Ladevorgangs: 2Ni(OH)₂+ Cd(OH)₂ → 2NiOOH + Cd + 2H₂O

Während der Entladung: 2NiOOH + Cd + 2H₂O → 2Ni(OH)₂+ Cd(OH)₂

Nickel-Cadmium-Batterien werden in einem dichten Metallgehäuse gefertigt, in dem die Nickel- und Cadmiumelektroden durch einen Separator getrennt sind. Als Elektrolyt dient eine alkalische Lösung (Kaliumhydroxid). Die Anode besteht aus einer Folie oder einem Stahldrahtgewebe, das mit einer Mischung aus Nickelhydroxid und einem leitfähigen Material beschichtet ist. Die Kathode ist ebenfalls ein Stahlgewebe oder eine Stahlfolie, in die Cadmium-Schwammmetall eingepresst ist.

Sorten

Nickel-Cadmium-Batterien Ihrer Form nach sind sie:

1. Die zylindrischen erhielten einen zweiten Namen: „Banken“.
2. Wohnung - Disc oder "Tablet"

Das zylindrische Größenspektrum umfasst mehrere grundlegende Standardtypen:

Bezeichnung	Durchmesser, mm	Länge, mm	Gewicht, g
A	17	50	32
AA	14.2	50	21
AAA	10,5	44,5	10
1/2 SC	23	26	30
SC (Unterklasse 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

 

Scheibenbatterien oder „Tabletten“ waren in den Ländern des ehemaligen Ostblocks sehr beliebt. UdSSRModerne Cadmium-Analoga der sowjetischen „Tabletten“ werden in Uhren und Blitzgeräten verwendet. Hörgeräte, Kameras, Taschenlampen.

Eigenschaften

1. Die Nennspannung eines Elements beträgt 1,2 V.
2. Betriebstemperaturbereich: von +40 bis -50^OMIT.
3. Die Möglichkeit einer vollständigen Ladung und Entladung liegt zwischen 100 und 1000, moderne, verbesserte Modelle erreichen 2000 Zyklen.
4. Die Selbstentlassungsrate liegt bei etwa 10 % pro Monat.

Vorteile

Nickel-Cadmium-Batterien weisen gegenüber anderen Batterien eine Reihe von Vorteilen auf:

• Möglichkeit des Betriebs bei Minustemperaturen.
• Schnelle Ladezeit und langsame Akkuentladung.
• Betrieb unter extremen industriellen Bedingungen (Beständigkeit gegen Stöße, Schläge, hohe Belastungen, erhöhte Staubbelastung, Temperaturen unter Null Grad).
• Mehrere Lade-Entlade-Zyklen – 1000 oder mehr.
• Lange Lebensdauer – bis zu 10 Jahre.
• Lange Haltbarkeit, auch ungeladen – etwa 5 Jahre.
• Relativ niedrige Kosten.

Mängel

Zu den Nachteilen gehören:

• Der Memory-Effekt ist der Kapazitätsverlust beim Laden einer Cadmiumbatterie, die nicht vollständig entladen ist.
• Aufgrund der Toxizität der Inhaltsstoffe müssen bei der Entsorgung die Umweltschutzbestimmungen beachtet werden.
• Selbstentladung – nach einem Jahr Lagerung ist eine vollständig geladene Nickel-Cadmium-Batterie vollständig entladen.
• Der Erholungsprozess der Batterie nach längerer Lagerung erfordert mehrere vollständige Lade-Entlade-Zyklen.
• Die Unterspannung einer einzelnen Zelle beträgt 1,2 V. Um die Ausgangsspannung der Batterie zu erhöhen, werden mehrere Zellen in Reihe geschaltet.

Anwendung

Cadmium-Batterien Aufgrund ihrer Eigenschaften werden sie in Geräten mit hohem Stromverbrauch und hoher Betriebslast eingesetzt:

• Fluss- und Seetransport.
• Lufttransport – Flugzeuge, Hubschrauber.
• Elektrischer Nahverkehr – Straßenbahnen, Oberleitungsbusse.
• Militärische Ausrüstung.
• Industrieproduktion – Elektroautos.
• Elektrowerkzeuge – Bohrmaschinen, Schraubendreher.
• Haushaltsgeräte – Elektrorasierer, Taschenlampen.
• Funktechnik – tragbare Gegensprechanlagen, funkgesteuerte Spielzeuge.

Schlussfolgerungen, Empfehlungen

• Ni-Cd-Akkus erhitzen sich im Betrieb nicht, da die chemischen Reaktionen im Inneren endotherm sind, d. h. die entstehende Wärme wird absorbiert. Diese Eigenschaft verringert das Risiko einer Überhitzung und verlängert ihre Lebensdauer.
• Das Vorhandensein eines dichten, versiegelten Gehäuses, das aggressiven äußeren Einflüssen (Temperatur- und Druckänderungen, chemischer Zerstörung) standhält, macht Nickel-Cadmium-Batterien resistent gegen Selbstentzündung.
• In Industrieanlagen leisten Cadmiumbatterien trotz neuer, moderner Alternativen weiterhin 10 bis 20 Jahre lang zuverlässige Dienste und müssen daher nicht ersetzt werden.

Um die Lebensdauer von Nickel-Cadmium-Batterien zu verlängern, müssen sie richtig geladen werden:

• Für eine optimale Ladequalität benötigen Sie spezielle Ladegeräte (ZU).
• Es wird nicht empfohlen, eine nicht vollständig entladene Batterie aufzuladen – es kommt zur Kristallisation, die Oberfläche des Materials verringert sich und die KapazitätDie
• Das ständige Nachladen – bedingt durch Überhitzung und eine Verringerung des Wassergehalts im Elektrolyten – führt zur Zerstörung der Elektroden und des Separators.
• Unterladung verkürzt die Lebensdauer des NiCd-Akkus.
• Um den „Memory-Effekt“ zu beseitigen, muss die Batteriekapazität durch mehrere Lade-Entlade-Zyklen wiederhergestellt werden.
• Der Ladevorgang wird am besten bei einer Temperatur von 20 °C durchgeführt.^OMIT.