Nikelio-kadmio (Ni-Cd) baterijos yra įkraunamos baterijos, žinomos dėl didelės srovės ir pastovios įtampos naudojimo metu. Jie naudoja nikelio ir kadmio medžiagas su šarminiu elektrolitu, kad perkeltų jonus įkrovimo ir iškrovimo metu. Kadangi kadmis yra toksiškas, reikia saugiai tvarkyti ir tinkamai perdirbti. Šiame straipsnyje pateikiama informacija apie Ni-Cd akumuliatoriaus dalis, darbo veiksmus, įkrovimą ir priežiūrą.
Nikelio-kadmio (Ni-Cd) akumuliatoriaus apžvalga
Nikelio-kadmio (Ni-Cd) akumuliatoriai yra įkraunamos baterijos, žinomos dėl didelės srovės tiekimo ir pastovios įtampos naudojimo metu. Jie naudoja nikelio pagrindu pagamintus junginius teigiamam elektrodui ir kadmio pagrindu pagamintas medžiagas neigiamam elektrodui. Ląstelės viduje esantis šarminis elektrolitas palaiko jonų judėjimą įkrovimo ir iškrovimo metu.
Ni-Cd akumuliatoriai buvo naudojami daugelį metų, nes jie gerai atlaiko sunkias sąlygas. Jų naudojimas sumažėjo, nes kadmis yra toksiškas ir reikalauja griežtų perdirbimo ir šalinimo taisyklių.
Pagrindinės dalys Ni-CD elemente
Ni-Cd elementą sudaro kelios vidinės dalys, kurios išlaiko jį sandarų, saugų ir galintį tiekti stabilią energiją. Viršutinėje dalyje yra dangtelis, dangtis ir ventiliacijos dalys, kurios padeda uždaryti elementą ir atleisti slėgį, jei kaupiasi dujos. Sandariklis padeda sumažinti nuotėkį, o metalas gali apsaugoti vidines dalis ir išlaikyti visą konstrukciją.
Ląstelės viduje šerdis paprastai yra valcuotos konstrukcijos, pagamintos iš teigiamų ir neigiamų elektrodų sluoksnių, formos. Ploni separatoriai neleidžia elektrodams liestis, tačiau vis tiek leidžia jonams praeiti per elektrolitą. Skirtukai surenka srovę iš elektrodų, o izoliacinės dalys sumažina nepageidaujamo elektros kontakto tikimybę.
Nikelio-kadmio (Ni-Cd) akumuliatoriaus veikimo principas
| Procesas | Kas vyksta ląstelės viduje | Rezultatas |
|---|---|---|
| Biudžeto įvykdymo patvirtinimas | Kadmis išskiria elektronus, o nikelio pagrindu pagaminta medžiaga juos priima. | Akumuliatorius tiekia elektros energiją kroviniui. |
| Mokestis | Išorinis maitinimo šaltinis pakeičia reakciją ir atkuria aktyviąsias medžiagas. | Akumuliatorius kaupia energiją kitam naudojimui. |
Ni-CD cheminės reakcijos įkrovimo ir iškrovimo metu
| Režimas | Teigiamas elektrodas (nikelis) | Neigiamas elektrodas (kadmis) | Bendra reakcija |
|---|---|---|---|
| Biudžeto įvykdymo patvirtinimas | NiO(OH) → Ni(OH)₂ | CD → Cd(OH)₂ | Cd + 2NiO(OH) → Cd(OH)₂ + 2Ni(OH)₂ |
| Mokestis | Ni(OH)₂ → NiO(OH) | Cd(OH)₂ → CD | Cd(OH)₂ + 2Ni(OH)₂ → Cd + 2NiO(OH) |
Ni-Cd akumuliatoriaus įtampa ir išėjimo elgesys
Ni-Cd akumuliatoriai didžiąją iškrovos ciklo dalį užtikrina gana pastovią išėjimo įtampą, o tai padeda įrenginiams veikti nuosekliai be staigių galios kritimų. Įtampa prasideda aukštesnė pradžioje, tada palaipsniui mažėja lėtu ir nuspėjamu greičiu, kai ląstelė išskiria sukauptą energiją. Ši stabili vidutinės klasės sekcija yra viena iš priežasčių, kodėl Ni-Cd elementai yra žinomi dėl patikimo veikimo esant nuolatinėms apkrovoms.
Artėjant iškrovimo laikotarpio pabaigai, įtampa krenta daug greičiau, sukurdama aštrų kelį kreivėje. Šis staigus kritimas signalizuoja, kad likusi talpa beveik išnaudota, o akumuliatorius beveik išjungtas, todėl įranga gali išsijungti netrukus po šio momento.
Ni-Cd energijos talpa ir galios tiekimas
• Didelė iškrovos srovė
• Palaiko pastovią įtampą esant apkrovai
• Ilgas ciklo tarnavimo laikas per pakartotinius įkrovimo ir iškrovimo ciklus
• Stiprus veikimas šaltoje aplinkoje
Ni-CD akumuliatoriaus įkrovimo būdai
Lėtas įkrovimas
Tai mažas, pastovus įkrovimas, atliekamas ilgesnį laiką. Tai padeda švelniai įkrauti akumuliatorių ir yra lengviau valdomas.
Greitas įkrovimas
Tai įkrauna akumuliatorių per trumpesnį laiką. Jame turėtų būti automatinis išjungimas, kad įkrovimas sustotų, kai akumuliatorius yra pilnas.
Srovės įkrovimas
Tai labai mažas įkrovimas, kuris baigus įkrovimą išlaiko akumuliatorių pilną. Tai padeda išlaikyti įkrovą dažnai nesustojant ir nepaleidžiant iš naujo.
Ni-CD akumuliatoriaus perkrovimo ir karščio įspėjamieji ženklai
• Baterija neįprastai įkaista
• Įkrovimas trunka per ilgai
• Keistas kvapas ar nuotėkis
• Patinimas ar ventiliacija
Ni-CD atminties efektas ir įtampos slopinimas
Ni-Cd baterijos dažnai yra susijusios su atminties efektu, tačiau daugelis realių veikimo problemų kyla dėl įtampos slopinimo. Dėl abiejų priežasčių akumuliatorius gali jaustis silpnas, net jei viduje vis dar kaupiama šiek tiek energijos.
Atminties efektas gali atsirasti, kai Ni-Cd akumuliatorius pakartotinai įkraunamas tik po trumpo išsikrovimo. Laikui bėgant jis gali pradėti elgtis taip, tarsi trumpesnis veikimo laikas būtų visas pajėgumas. Įtampos slopinimas skiriasi, nes akumuliatorius vis tiek gali turėti naudingos energijos, tačiau įtampa sumažėja anksčiau nei tikėtasi, todėl prietaisai greičiau išsijungia.
Ni-Cd akumuliatoriaus savaiminio išsikrovimo ir laikymo priežiūra
| Saugojimo koeficientas | Poveikis | Geriausia praktika |
|---|---|---|
| Aukšta temperatūra | Greitesnis savaiminis išsikrovimas ir greitesnis senėjimas | Laikyti vėsioje vietoje |
| Ilgas laikymo laikas | Laikinas naudingojo pajėgumo sumažėjimas | Įkraukite prieš vėl naudodami |
| Per ilgai laikomas visiškai įkrautas | Papildomas akumuliatoriaus krūvis laikui bėgant | Nepalikite jo visiškai įkrauto ilgą laiką |
Dažnos nikelio-kadmio akumuliatoriaus gedimo problemos
Elektrolito nuostoliai dėl šilumos kaupimosi
Pakartotinis kaitinimas gali lėtai išdžiovinti viduje esantį akumuliatorių, o tai sumažina našumą ir sutrumpina jo tarnavimo laiką.
Separatoriaus pažeidimai ir vidiniai trumpieji jungimai
Jei separatorius sugenda, teigiama ir neigiama dalys gali liestis, sukeldamos trumpą ir staigų gedimą.
Didėjantis vidinis pasipriešinimas
Senstant akumuliatoriui, jam gali būti sunku sklandžiai tiekti energiją, net jei jis vis tiek įkraunamas.
Silpni arba nesubalansuoti akumuliatoriaus elementai
Vienas silpnas elementas gali nutempti visą paketą, todėl sutrumpėja veikimo laikas ir netolygus įkrovimas.
Ilgalaikis perkrovimas
Per ilgai laikant Ni-Cd akumuliatorių įkrautą, viduje gali kilti stresas ir pagreitėti nusidėvėjimas.
Ni-Cd akumuliatoriaus saugus tvarkymas ir tinkamas perdirbimas
• Venkite nikelio-kadmio (Ni-Cd) akumuliatoriaus trumpojo jungimo, kad išvengtumėte perkaitimo ir pažeidimų
• Nepradurkite, netraiškykite ir neatidarykite Ni-Cd akumuliatoriaus, nes gali ištekėti kenksmingos medžiagos
• Laikykite Ni-Cd akumuliatorius atokiau nuo liepsnos ir didelio karščio, kad sumažintumėte gaisro riziką
• Ni-Cd akumuliatorius laikykite atokiau nuo metalinių daiktų, kad išvengtumėte atsitiktinio kontakto su gnybtais
• Visada naudokite patvirtintas perdirbimo programas, kad saugiai išmestumėte Ni-Cd baterijas ir laikykitės aplinkosaugos taisyklių
Išvada
Ni-Cd akumuliatoriai užtikrina stabilią įtampą didžiąją dalį iškrovimo ciklo ir gali gerai atlaikyti pakartotinį įkrovimą ir iškrovimą. Tinkamas įkrovimas padeda išvengti perkaitimo, patinimo, nuotėkio ir ankstyvo įtampos kritimo. Laikymo sąlygos turi įtakos savaiminiam išsikrovimui ir ilgalaikiam veikimui. Žinodami dažniausiai pasitaikančias gedimų problemas, įspėjamuosius ženklus ir saugius perdirbimo veiksmus, padedame geriau valdyti akumuliatorių ir sumažinti kadmio keliamą riziką.
Dažnai užduodami klausimai [DUK]
Kokia yra normali Ni-Cd elemento įtampa?
Ni-Cd elementas yra 1.2 V nominalus.
Ar galiu įkrauti Ni-Cd akumuliatorių NiMH įkrovikliu?
Ne. Naudokite Ni-Cd skirtą įkroviklį, kad išvengtumėte netinkamo išjungimo ir perkaitimo.
Kaip sužinoti, ar Ni-Cd akumuliatorius silpnas?
Esant apkrovai, jis greitai sumažėja įtampa, greitai išsikrauna arba anksti įkaista įkrovimo metu.
Kokia temperatūra geriausiai tinka Ni-Cd akumuliatoriams įkrauti?
Įkraukite vėsioje, stabilioje temperatūroje. Venkite karštų ar užšalimo sąlygų.
Kodėl Ni-Cd akumuliatoriai praranda energiją greičiau nei atskiri elementai?
Nes viena silpna ląstelė gali sumažinti visos pakuotės našumą.
Kas yra elementų pasikeitimas Ni-Cd akumuliatoriuje?
Taip atsitinka, kai silpna ląstelė yra priversta praeiti tuščia ir sugadinama atvirkštinės įtampos.