Никель кадмиевые батареи – особенности, плюсы и минусы

Никель кадмиевые батареи – старое изобретение. Востребованным продукт для электронных устройств, электрических приборов, стал после производственного усовершенствования параметров эксплуатации, снижения цен. Без элемента питания трудно представить часы на стене комнаты, фотоаппарат, плеер, пульт управления. Электричество не производится аккумулятором. Он запасает, хранит, расходует энергию.

Описание и особенности

Никель кадмиевые батареи

Изобретение принадлежит шведскому ученому В. Юнгнеру, который никель применил для плюсового, а кадмий для минусового заряда. Батарейка действует принципами, основанными на электролитической диссоциации. В процессе распадаются молекулы электролита, начинают взаимодействовать отрицательные и положительные ионы. Вначале в массовом производстве продукцию не выпускали. Для ХХ века она была дорогой и энергоемкой.

Производить ni cd аккумуляторы стали в 1950 г., после разработки менее затратного технологического процесса.

Элементы питания по форме бывают:

  • цилиндрическими;
  • плоскими;
  • квадратными;
  • прямоугольными.

Разработчики усовершенствовали устройство для увеличения емкости. Так появился металлгидридный инструмент с более существенным зарядом. Но рабочий объем не стал основанием для снятия изделий из производства. Повлиял показатель нагревания, который положительно характеризует Ni-Cd.

При эксплуатации кадмиевые батареи не перегреваются, им не грозит преждевременный выход из строя
. Внутри протекает эндотермическая химическая реакция, она поглощает тепло. В этом отличие ni cd от ni mh аккумуляторов, последние быстро нагреваются и перегорают, если не прекратить применение.

Кадмиевые устройства создают в корпусе:

  • плотном;
  • прочном;
  • герметичном;
  • металлическом.

Продукция в отличие от остальных, устойчивая к внутренним химическим реакциям с давлением газа. Элемент питания работает в среде с низкими температурами. У него отсутствует свойство к самовозгоранию. Разработки по совершенствованию технологий продолжаются, созданы промышленные Ni-Cd, работающие по 25 лет.

Плюсы и минусы


Прибор щелочного типа содержит электроды:

  • отрицательные кадмиевые;
  • положительные окисло-никелевые.

Разграничивают их пластиковые сепараторы. В этом месте происходят заряды между электродами. Элементы питания наделены «эффектом памяти», если прибор полностью не разряжен, новая зарядка выполнится до черты, с которой начали его заряжать. Устройство запоминает остаточный уровень, отчего уменьшается емкость.

Чтобы исключить негативное явление, необходимо вначале разрядить, а затем выполнить заряд никель кадмиевых аккумуляторов. Хранить аккумуляторы нужно, только полностью разряженными.

К положительным качествам устройства относится:

  • многократность циклов зарядных и разрядных процедур (до 1000), при правильной эксплуатации;
  • простое и скорое восстановление после перерывов работы с устройством;
  • длительное хранение;
  • отсутствие восприимчивости к холоду, агрессивной среде;
  • сохраняется стандартная емкость при низких температурных режимах;
  • низкая цена.

Отрицательные факторы:

  • саморазряд высокого уровня, происходит 10% потеря в первый день после полной зарядки и в течение месяца при хранении;
  • при долгом отсутствии работы процесс восстановления выполняют несколькими циклами;
  • чтобы аккумулятор не запоминал объем питания, его нужно довести до полной разрядки;
  • низкая степень энергетической плотности в сравнении с другими батареями;
  • токсичные материалы.

Ряд стран запретили производство аккумуляторов из-за кадмия – тяжелого металла с повышенной ядовитостью. Утилизируют продукцию на специальном оборудовании по технологическим процессам. Несмотря на недостатки, АКБ устанавливают в бытовых приборах из-за универсальных свойств.

Технические характеристики

Никель кадмиевые батареи

Никель кадмиевые аккумуляторы обладают характерными параметрами.

Разряд в одном элементе с напряжением1V
Номинальный объем1.2V
Полный заряд1.8V
Работа при температурных режимах-50 град – +40 град
Зарядные разрядные циклы1000
саморазряд30%
эксплуатация10 лет
Продукцию выпускают в разном корпусном оформлении как по стандартным размерам, так и в произвольном выполнении, в этом её преимущество.

Где применяется

Разные источники питания нужны потребителям тока:

  • приборам;
  • инструментам;
  • бытовой технике;
  • оборудованию;
  • аппаратуре.

Стандартная батарея сделает работоспособной:

  • электродрель;
  • шуруповерт;
  • электробритву;
  • игрушку;
  • фонарь.

Никель кадмиевые батареи в шуруповерте

Элемент большего размера применяют в общественном транспорте:

  • в троллейбусе, трамвае;
  • на море и реке;
  • в вертолете, самолете.
Благодаря длительного срока эксплуатации, превышающего 10 лет, тип аккумулятора ni cd все еще устанавливают в электронные приборы, несмотря на жесткие экологические требования и замену их на никель-металлогидридную и литий-ионную технологию.

Разрядные факторы влияния

На разряд модели влияют параметры:

  • толщины, структуры, внутреннего сопротивления электродов;
  • плотности сборки;
  • сепараторного содержания;
  • количества электролита;
  • конструктивных форм.

Продолжительный разряд есть в больших по толщине прессованных электродах. Где постепенно снижается емкость (5-10%) с напряжением до 1.1 V. Если батарея работает в условиях средней интенсивности, там электрод тонкий, увеличивают размер количеством, отчего возрастает разрядный ток. В короткоразрядных аккумуляторах с металлокерамическими электродами малое внутреннее сопротивление.

Такая модель наделена высокими энергетическими показателями. Напряжение сохраняется 1.2 V до отработки 90% емкости. В цилиндрических элементах устанавливают рулонные электроды, они обладают длительным рабочим периодом, разряд зависит от перепадов температурных режимов. При замершем электролите он отсутствует.

Порядок для зарядки


Когда заряжают никель кадмиевые аккумуляторы, ограничивают лишнее поступление тока на электроды. Внутри начинает увеличиваться давление и выделяется кислород. Используют автоматические и реверсивные зарядные устройства. В автоматических ЗУ имеются 4 разъема для батарей.

Банку устанавливают в ячейку, устройство подключают к электричеству. Светодиоды указывают на степень завершения процедуры. Реверсивными ЗУ можно не только зарядить батарею, но и поддержать рабочее состояние.

Приборы сложные по содержанию, но эксплуатация не вызовет трудностей. Нужно установить элемент и кнопками отрегулировать режим.

Восстановление никель-кадмиевого аккумулятора

Экономный хозяин не станет выбрасывать, вышедший из строя аккумуляторный блок. Не всегда есть время ходить по магазинам. Если человек связан по работе с электроприборами, у него есть навыки по восстановлению Ni-Cd приспособлений.

 

Процедуру выполняют с помощью:

  • Дистиллированной воды. Берут слабый элемент, чтобы просверлить в нем отверстие. Работа выполняется тщательно, не повреждая электродов с сепаратором. Набирают в шприц 1 мл жидкости, вводят внутрь. Паяльной кислотой закрывают нарушенную поверхность. Дистиллят добавит плотность электролиту для бесперебойной работы.
  • Метода запзаппинга. В способе существуют рискованные моменты. На батарею воздействуют током коротким, но высоким. Устройство можно восстановить после 20 летнего бездействия. Использование технически сложных мероприятий под напряжением, должно быть доверено опытному электротехнику. Работа выполняется с соблюдением техники безопасности в защитных очках и спецодежде.
  • Разрядки и зарядки. Процедуру провести необходимо несколько раз, чтобы избавиться от эффекта памяти. Процесс выполняют если емкость исчезает во время работы. Когда элементы долго пролежали без нагрузок и восстановление прошло успешно, операцию повторять придется каждый месяц.

По совету электроника, нужно применять дистиллированную воду и отказаться от заморозки. После морозилки фиктивно увеличили показатели восстановленных параметров, достоинство способа не доказано на примерах.

Восстановление никель-кадмиевого аккумулятора

Для чего выполняют цикл разряд-заряд

Если источник питания теряет емкость, содержимое вновь восполняют, для этого нужно полностью элемент разрядить (1V). Затем приступают к зарядке по стандартному режиму.

Для возвращения батарей в рабочее состояние выполняют процедуру столько раз, пока не наступит восстановление емкости.

Когда в Ni Cd изменяется структура, ухудшаются характеристики до полного выхода из строя батарей, происходит:

  • уменьшение полезной площади и массы в электродах;
  • снижается содержание электролита;
  • распадается сепаратор, органические примеси;
  • исчезает жидкость с кислородом;
  • теряется ток, пластины покрываются дендритами.

Сохраняют неповрежденным элемент, после работы или бездействия, методом разряд-заряд. Эффективней будет исключить неблагоприятные воздействия факторов на аккумулятор.

Причины заключены в обстоятельствах:

  • в не заряженном устройстве уменьшается емкость, снижается площадь активных веществ, образуются кристаллы;
  • регулярная сильная перезарядка приведет к перегреванию, увеличится образование газов, разрушение электродов и сепаратора происходит из-за отсутствия жидкости;
  • когда заряда недостаточно, батарея истощается раньше времени.

Если долгое время эксплуатировать материал в холодной среде, низкие температуры изменяют состав и электролитный объем. Происходит увеличение внутреннего сопротивления АКБ с ухудшением эксплуатационных характеристик, падением емкости.

Когда увеличивается давление в аккумуляторе от быстрого заряда сильным током, происходит избыточное выделение водорода, отчего:

  • деформируется поверхность корпуса;
  • нарушается сборка по плотности;
  • уменьшается напряжение.

Аварийный клапан давление сбрасывают, чем предотвращают корпусную деформацию, но в батарее начинаются изменения в химическом составе. Полностью восстановить емкость в первоначальном виде нельзя, но процедурами продлевают рабочее состояние.

Дополнительный способ

Мастер сам сможет провести несложные манипуляции и возвратить батарею к работе:

  • берут провод 1.5 кв.м., присоединяют минус и катод от мощного аккумулятора;
  • анод любого элемента соединяют со вторым проводом;
  • остался свободный конец, им соприкасаются со свободной плюсовой клеммой.

Касания проводят, соблюдая правило – быстро и точечно, не допуская, чтобы провода приварились. Когда появится электродвижущая сила, устройство ставят на зарядку.

Для определения нужен прибор вольтметр или контроллер электродвигателей, которым проверяют уровень восстановленного напряжения.

Некоторые пользователи доказывают, что достигли разрушение дендритов путем размещения элементов на несколько часов в морозилку холодильника. Затем, резко постучали и кристаллы от ударных воздействий разрушились. Этот метод подвергается критике со стороны электронщиков, но проверить его никому не запрещено, может не зря публикуют такую тематику.

Заключение

Долгие годы изобретение Юнгнера служило людям источником питания для их радиоприемников, видеокамер, электрических приборов – бытовых, медицинских, производственных. Когда в Ni-Cd увеличили емкость, она стала больше, чем у стандартных батарей на 60%. Но р�

Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации