Никель кадмиевые аккумуляторы. Кадмиевые аккумуляторы


Никель-кадмиевый аккумулятор - это... Что такое Никель-кадмиевый аккумулятор?

Никель-кадмиевые аккумуляторы Малогабаритные дисковые никель-кадмиевые аккумуляторы Д-0,03 и зарядное устройство к ним. СССР, 1980-е годы. Малогабаритные дисковые никель-кадмиевые аккумуляторы Д-0,26, Д-0,06 и зарядное устройство к аккумулятору Д-0,06. Авиационная бортовая никель-кадмиевая аккумуляторная батарея 20НКБН-25-У3

Никель-ка́дмиевый аккумуля́тор (NiCd) — вторичный химический источник тока, в котором катодом является гидрат закиси никеля Ni(OH)2 с графитовым порошком (около 5-8 %) , электролитом — гидроксид калия KOH плотностью 1,19-1,21 с добавкой гидроксида лития LiOH (для образования никелатов лития и увеличения ёмкости на 21-25 %), анодом — гидрат закиси кадмия Cd(OH)2 или металлический кадмий Cd (в виде порошка).

ЭДС никель-кадмиевого аккумулятора около 1,37 В, удельная энергия около 45—65 Вт·ч/кг. В зависимости от конструкции, режима работы (длительные или короткие разряды) и чистоты применяемых материалов, срок службы составляет от 100 до 9000 циклов заряда-разряда. Современные (ламельные) промышленные никель-кадмиевые батареи могут служить до 20-25 лет. Никель-кадмиевые аккумуляторы (Ni-Cd) - единственный вид аккумуляторов, которые могут храниться разряженными, в отличие от никель-металл-гидридных аккумуляторов (Ni-MH), которые нужно хранить полностью заряженными и от литий-ионных аккумуляторов (Li-ion), которые необходимо хранить при 40%-ом заряде от ёмкости аккумулятора.

История изобретения

Параметры

  • Теоретическая энергоёмкость: 237 Вт·ч/кг.
  • Удельная энергоёмкость: 45-65 Вт·ч/кг.
  • Удельная энергоплотность: 50-150 Вт·ч/дм³.
  • Удельная мощность: 150..500 Вт/кг.
  • ЭДС = 1,37 В.
  • Рабочее напряжение = 1,35..1,0 В.
  • Нормальный ток зарядки = 0,1…1 C, где С - емкость.
  • Саморазряд: 10 % в месяц.
  • Рабочая температура: −50…+40 °C.

В настоящее время использование никель-кадмиевых аккумуляторов сильно ограничено по экологическим соображениям, поэтому они применяются только там, где использование других систем невозможно, а именно, в устройствах, характеризующихся большими разрядными и зарядными токами. Типичный аккумулятор для летающей модели можно зарядить за полчаса, а разрядить за 5 минут. Благодаря очень низкому внутреннему сопротивлению аккумулятор не нагревается даже при зарядке большим током. Только когда аккумулятор полностью зарядится, начинается заметный разогрев, что и используется большинством зарядных устройств как сигнал окончания зарядки. Конструктивно все никель-кадмиевые аккумуляторы оснащены прочным герметичным корпусом, который выдерживает внутреннее давление газов в тяжелых условиях эксплуатации.

Цикл разряда начинается от 1,35 В и заканчивается на 1,0 В (соответственно 100 % емкости и 1 % оставшейся емкости)

Электроды никель-кадмиевых аккумуляторов изготавливаются как штамповкой из листа, так и прессованием из порошка. Прессованные электроды более технологичны, дешевле в производстве и обладают более высокими показателями рабочей ёмкости, в связи с чем все аккумуляторы бытового назначения имеют прессованные электроды. Однако прессованные системы подвержены так называемому «эффекту памяти». Эффект памяти проявляется, когда аккумулятор подвергают зарядке раньше, чем он реально разрядится. В электрохимической системе аккумулятора появляется «лишний» двойной электрический слой и его напряжение снижается на 0.1 В. Типичный контроллер устройства, использующего аккумулятор, интерпретирует это снижение напряжения как полный разряд батареи и сообщает, что батарея «плохая». Реального снижения энергоёмкости при этом не происходит, и хороший контроллер может обеспечить полное использование емкости аккумулятора. Тем не менее, в типичном случае, контроллер побуждает пользователя производить все новые и новые циклы зарядки. А это и приводит к тому, что пользователь своими руками, из лучших побуждений, «убивает» батарею. То есть, можно сказать, что батарея выходит из строя не столько от «эффекта памяти» прессованных электродов, сколько от «эффекта беспамятства» недорогих контроллеров.

Аккумулятор, разряжаемый и заряжаемый слабыми токами (например, в пульте дистанционного управления телевизора), быстро теряет ёмкость и пользователь считает его вышедшим из строя. Так же и аккумулятор, длительное время стоявший на подзарядке (например, в системе бесперебойного питания) потеряет ёмкость, хотя его напряжение будет правильным. То есть, использовать никель-кадмиевый аккумулятор в буферном режиме нельзя. Тем не менее, один цикл глубокой разрядки и последующая зарядка полностью восстановят ёмкость аккумулятора.

При хранении NiCd аккумуляторы также теряют ёмкость, хотя и сохраняют выходное напряжение. Чтобы избежать неверной разбраковки при снятии аккумуляторов с хранения, рекомендуется хранить их в разряженном виде, тогда после первой же зарядки аккумуляторы будут полностью готовы к использованию. Лучше всего подключить цепочку из диода и резистора на каждую банку, чтобы ограничить напряжение на уровне 0,5—0,7 В[источник не указан 601 день] на элемент. Это также способствует выравниванию характеристик элементов, из которых состоит батарея. После длительного хранения батареи необходимо провести 2—3 цикла заряд/разряд током, численно равным номинальной емкости (1C), чтобы она вошла в рабочий режим и работала с полной отдачей.

Области применения

Малогабаритные никель-кадмиевые аккумуляторы используются в различной аппаратуре как замена стандартного гальванического элемента, особенно, если аппаратура потребляет большой ток. Так как внутреннее сопротивление никель-кадмиевого аккумулятора на один-два порядка ниже, чем у обычных марганец-цинковых и марганец-воздушных батарей, мощность выдаётся стабильнее и без перегрева.

Никель-кадмиевые аккумуляторы применяются на электрокарах (как тяговые), трамваях и троллейбусах (для питания цепей управления), речных и морских судах. Широко применяются в авиации в качестве бортовых аккумуляторных батарей самолётов и вертолётов. Используются как источники питания для автономных шуруповёртов, винтовёртов и дрелей.

Несмотря на развитие других электрохимических систем и ужесточение экологических требований, никель-кадмиевые аккумуляторы остаются основным выбором для высоконадёжных устройств, потребляющих большую мощность, например, фонарей для дайвинга.

Дисковые никель-кадмиевые аккумуляторы

В СССР для питания электронных устройств были распространены герметичные (взрываются) дисковые никель-кадмиевые аккумуляторы.

Названиеаккумулятора диаметрмм высотамм напряжениевольт ЁмкостьА/час Рекомендуемый ток разряда, мА Применение Д-0,03 Д-0,06 Д-0,125 Д-0,26 Д-0,55 7Д-0,125
11,6 5,5 1,2 0,03 3 фотоаппараты,слуховые аппараты
15,6 6,4 1,2 0,06 12 фотоаппараты, фотоэкспонометры,слуховые аппараты
20 6,6 1,2 0,125 12,5 аккумуляторные электрические фонарики
25,2 9,3 1,2 0,26 26 аккумуляторные электрические фонарики, фотовспышки
34,6 9,8 1,2 0,55 55 фотовспышки
8,4 0,125 12,5 замена батарее Крона

Производители

Ni-Cd аккумуляторы производят множество фирм, в том числе крупные интернациональные фирмы, такие как GP Batteries Int. Ltd., VARTA, GAZ, KONNOC, METABO, EMM, Advanced Battery Factory, Panasonic/Matsushita Electric Industrial, ANSMANN и другие. Среди отечественных производителей можно назвать НИАИ (создан на базе Центральной аккумуляторной лаборатории, 1946 г.), КОСМОС и ЗАО "Опытный завод НИИХИТ".

Безопасная утилизация

Плавка продуктов утилизации NiCd аккумуляторов происходит в печах при высоких температурах, кадмий в этих условиях становится чрезвычайно летучим, и в случае, если печь не оборудована специальным улавливающим фильтром, токсичные вещества (например, пары кадмия) выбрасываются во внешнюю среду, отравляя окружающие территории. Вследствие этого оборудование для утилизации является более дорогим, чем для утилизации свинцовых батарей.

См. также

Литература

  • Хрусталёв Д. А. Аккумуляторы. М: Изумруд, 2003.
  • Федотов Г. А. Электрические и электронные устройства для фотографии. Л.: Энергоатомиздат, 1984.
  • ГОСТ 15596-82. Источники тока химические. Термины и определения.
  • Описание заряда NiCd аккумуляторов.

Примечания

dic.academic.ru

Никель кадмиевые аккумуляторы

Никель кадмиевые аккумуляторы 3 «Прародителем» этого типа гальванических элементов является гражданин Швеции Вальдмар Юнгнер, который создал свою первую модель в далеком 1899 г. Низкий уровень развития производства в то время не позволял производить исходные материалы по доступной цене, поэтому вновь созданные батареи оказались довольно дорогими по себестоимости, и на первом этапе нашли лишь достаточно ограниченное применение.

«Второе дыхание» данный тип аккумуляторов прибрел в 1932 г., когда, кроме герметичного исполнения, был предложен вариант расположения активного материала внутри никелевого электрода с пористой структурой.

Серийное производство никель-кадмиевых батарей в герметичном исполнении было освоено в 1947 г., причем прототипы не сильно отличаются от современных образцов. Главная «фишка» конструкции – образующиеся в процессе заряда газы благодаря герметичности конструкции рекомбинируются и остаются во внутреннем объеме батареи. Это позволяет исключить такой хлопотный процесс, как отслеживание уровня электролита и поддержание его на заданном уровне.

Ni-Cd аккумуляторы являются самыми известными и популярными с середины 50-х годов. При энергетической плотности порядка 40-60 вт на кг веса они позволяют производить до 1500 циклов перезарядки при зафиксированной скорости саморазряда в пределах 20% в течение календарного месяца.

Никель кадмиевые аккумуляторы 2

Несмотря на довольно скромные технические характеристики, никель-кадмиевые источники отличаются невысокой ценой и отлично зарекомендовали себя в процессе эксплуатации. Они могут обеспечить большую мощность, что позволяет использовать их в модных сегодня электромобилях. Это практически единственный тип гальванических батарей, который позволяет выдерживать полную разрядку при максимальных нагрузках практически без всяких негативных последствий.

Лучше всего такие автономные источники хранить в разряженном состоянии, предполагая каждую последующую зарядку с полной разрядкой. Для таких аккумуляторов полная разрядка – лучший способ сохранения работоспособности, так как в заряженном состоянии происходит образование больших кристаллов. Это приводит к образованию так называемого «эффекта памяти», что приводит к резкому снижению емкости батареи.

Одно из главных достоинств – надежная работа и достаточно скромный уровень саморазряда при низких температурах. Только этот тип аккумуляторов может сохранять эффективность работы при их использовании при низких температурах.

Итак, главные преимущества

никель кадмиевых аккумуляторов

:

— весьма низкая стоимость;

— хорошо себя зарекомендовавшая устойчивость к резким перепадам температур;

— малое внутренне сопротивление, позволяющее сохранять высокую стойкость батареи к воздействию больших токов в процессе заряда-разряда;

— обеспечение большого числа циклов перезарядки без потери основных свойств;

— возможность длительного хранения в разряженном состоянии (до 5-ти лет), в том числе и при низких температурах;

— крайне низкое реагирование на полный разряд;

— экономичность.

Никель кадмиевые аккумуляторы 1

К основным недостаткам

никель кадмиевых аккумуляторов

можно отнести:

— относительно низкую плотность содержания электроэнергии;

— эффект памяти, требующий периодического осуществления полного цикла заряда-разряда батареи;

— токсичность исходных компонентов, что выливается в определенные проблемы при переработке;

— достаточно высокий уровень саморазрядки.

При всех этих достоинствах и недостатках этот тип аккумуляторов нашел достойную нишу применения в самых разнообразных сферах.

pue8.ru

Никель-кадмиевый аккумулятор — WiKi

Никель-кадмиевые аккумуляторы Малогабаритные дисковые никель-кадмиевые аккумуляторы Д-0,03 и зарядное устройство к ним. СССР, 1980-е годы. Малогабаритные дисковые никель-кадмиевые аккумуляторы Д-0,26, Д-0,06 и зарядное устройство к аккумулятору Д-0,06. Авиационная бортовая никель-кадмиевая аккумуляторная батарея 20НКБН-25-У3

Никель-ка́дмиевый аккумуля́тор (NiCd) — вторичный химический источник тока, в котором катодом является гидрат закиси никеля Ni(OH)2 с графитовым порошком (около 5–8%), электролитом — гидроксид калия KOH плотностью 1,19–1,21 с добавкой гидроксида лития LiOH (для образования никелатов лития и увеличения ёмкости на 21–25%), анодом — гидрат закиси кадмия Cd(OH)2 или металлический кадмий Cd (в виде порошка). ЭДС никель-кадмиевого аккумулятора — около 1,37 В, удельная энергия — порядка 45–65 Вт·ч/кг. В зависимости от конструкции, режима работы (длительные или короткие разряды) и чистоты применяемых материалов, срок службы составляет от 100 до 900 циклов заряда-разряда. Современные (ламельные) промышленные никель-кадмиевые батареи могут служить до 20–25 лет. Никель-кадмиевые аккумуляторы (NiCd) наряду с Никель-Солевыми аккумуляторами могут храниться разряженными, в отличие от никель-металл-гидридных (NiMH) и литий-ионных аккумуляторов (Li-ion), которые нужно хранить заряженными.

История изобретения

В 1899 году Вальдмар Юнгнер (Waldmar Jungner) из Швеции изобрёл никель-кадмиевый аккумулятор, в котором в качестве положительного электрода использовался никель, а в качестве отрицательного — кадмий. Двумя годами позже Эдисон (Edison) предложил альтернативную конструкцию, заменив кадмий железом. Из-за высокой (в сравнении с сухими или свинцово-кислотными аккумуляторами) стоимости, практическое применение никель-кадмиевых и никель-железных аккумуляторов было ограниченным.

После изобретения в 1932 году Шлехтом (Shlecht) и Акерманом (Ackermann) спрессованного анода было внедрено много усовершенствований, что привело к более высокому току нагрузки и повышенной долговечности. Хорошо известный сегодня герметичный никель-кадмиевый аккумулятор стал доступен только после изобретения Ньюманом (Neumann) полностью герметичного элемента в 1947 году.

Принцип действия

Принцип действия никель-кадмиевых аккумуляторов основан на обратимом процессе:

2NiOOH + Cd + 2h3O ↔ 2Ni(OH)2 + Cd(OH)2 E0 = 1,30 В.

Никелевый электрод представляет собой пасту гидроксида никеля, смешанную с проводящим материалом и нанесенную на стальную сетку, а кадмиевый электрод — стальную сетку с впрессованным в неё губчатым кадмием. Пространство между электродами заполнено желеобразным составом на основе влажной щелочи, который замерзает при -27°С[1]. Индивидуальные ячейки собирают в батареи, обладающие удельной энергией 20–35 Вт*ч/кг и имеющие большой ресурс — несколько тысяч зарядно-разрядных циклов.

Параметры

  • Теоретическая энергоёмкость: 237 Вт·ч/кг
  • Удельная энергоёмкость: 45–65 Вт·ч/кг
  • Удельная энергоплотность: 50–150 Вт·ч/дм³
  • Удельная мощность: 150…500 Вт/кг
  • ЭДС = 1,37 В
  • Рабочее напряжение = 1,35…1,0 В
  • Нормальный ток зарядки = 0,1…1 C, где С — ёмкость
  • Срок службы: около 100—900 циклов заряда/разряда.
  • Саморазряд: 10% в месяц
  • Рабочая температура: −50…+40 °C

В настоящее время использование никель-кадмиевых аккумуляторов сильно ограничено по экологическим соображениям, поэтому они применяются только там, где использование других систем невозможно, а именно — в устройствах, характеризующихся большими разрядными и зарядными токами. Типичный аккумулятор для летающей модели можно зарядить за полчаса, а разрядить за пять минут. Благодаря очень низкому внутреннему сопротивлению аккумулятор не нагревается даже при зарядке большим током. Только когда аккумулятор полностью зарядится, начинается заметный разогрев, что и используется большинством зарядных устройств как сигнал окончания зарядки. Конструктивно все никель-кадмиевые аккумуляторы оснащены прочным герметичным корпусом, который выдерживает внутреннее давление газов в тяжёлых условиях эксплуатации.

Цикл разряда начинается с 1,35 В и заканчивается на 1,0 В (соответственно 100% ёмкости и 1% оставшейся ёмкости)

Электроды никель-кадмиевых аккумуляторов изготавливаются как штамповкой из листа, так и прессованием из порошка. Прессованные электроды более технологичны, дешевле в производстве и обладают более высокими показателями рабочей ёмкости, в связи с чем все аккумуляторы бытового назначения имеют прессованные электроды. Однако прессованные системы подвержены так называемому «эффекту памяти». Эффект памяти проявляется, когда аккумулятор подвергают зарядке раньше, чем он реально разрядится. В электрохимической системе аккумулятора появляется «лишний» двойной электрический слой и его напряжение снижается на 0,1 В. Типичный контроллер устройства, использующего аккумулятор, интерпретирует это снижение напряжения как полный разряд батареи и сообщает, что батарея «плохая». Реального снижения энергоёмкости при этом не происходит, и хороший контроллер может обеспечить полное использование ёмкости аккумулятора. Тем не менее, в типичном случае контроллер побуждает пользователя выполнять всё новые и новые циклы зарядки. А это и приводит к тому, что пользователь своими руками, из лучших побуждений, «убивает» батарею. То есть можно сказать, что батарея выходит из строя не столько от «эффекта памяти» прессованных электродов, сколько от «эффекта беспамятства» недорогих контроллеров.

Бытовой никель-кадмиевый аккумулятор, разряжаемый и заряжаемый слабыми токами (например, в пульте дистанционного управления телевизора), быстро теряет ёмкость, и пользователь считает его вышедшим из строя. Так же и аккумулятор, длительное время стоявший на подзарядке (например, в системе бесперебойного питания) потеряет ёмкость, хотя его напряжение будет правильным. То есть использовать никель-кадмиевый аккумулятор в буферном режиме нельзя. Тем не менее, один цикл глубокой разрядки и последующая зарядка полностью восстановят ёмкость аккумулятора.

При хранении NiCd-аккумуляторы также теряют ёмкость, хотя и сохраняют выходное напряжение. Чтобы избежать неверной разбраковки при снятии аккумуляторов с хранения, рекомендуется хранить их в разряженном виде — тогда после первой же зарядки аккумуляторы будут полностью готовы к использованию. Для полной разрядки батареи и выравнивания напряжений на каждом разряжаемом элементе можно подключить цепочку из двух кремниевых диодов и резистора на каждый элемент, тем самым ограничив напряжение на уровне 1-1.1 В на элемент. При этом падение напряжения на каждом кремниевом диоде составляет 0,5–0,7 В, поэтому выбирать диоды для цепочки необходимо вручную, используя, например, мультиметр. После длительного хранения батареи необходимо провести два-три цикла заряд/разряд током, численно равным номинальной ёмкости (1C), чтобы она вошла в рабочий режим и работала с полной отдачей.

Области применения

Малогабаритные никель-кадмиевые аккумуляторы используются в различной аппаратуре как замена стандартного гальванического элемента, особенно если аппаратура потребляет большой ток. Так как внутреннее сопротивление никель-кадмиевого аккумулятора на один-два порядка ниже, чем у обычных марганцево-цинковых и марганцево-воздушных батарей, мощность выдаётся стабильнее и без перегрева.

Никель-кадмиевые аккумуляторы применяются на электрокарах (как тяговые), трамваях и троллейбусах (для питания цепей управления), речных и морских судах. Широко применяются в авиации в качестве бортовых аккумуляторных батарей самолётов и вертолётов. Используются как источники питания для автономных шуруповёртов/винтовёртов и дрелей, однако здесь намечается тенденция к вытеснению их высокотоковыми батареями различных литиевых систем.

Несмотря на развитие других электрохимических систем и ужесточение экологических требований, никель-кадмиевые аккумуляторы остаются основным выбором для высоконадёжных устройств, потребляющих большую мощность, например фонарей для дайвинга.

Длительный срок хранения, относительная нетребовательность к постоянному уходу и контролю, способность стабильно работать на морозе до -40 °C и отсутствие возможности возгорания при разгерметизации в сравнении с литиевыми, малый удельный вес в сравнении со свинцовыми и дешевизна в сравнении с серебряно-цинковыми, меньшее внутренне сопротивление, большая надёжность и морозостойкость в сравнении с NiMH обуславливают по-прежнему широкое применение никель-кадмиевых аккумуляторов в военной технике, авиации и портативной радиосвязи.

Дисковые никель-кадмиевые аккумуляторы

Никель-кадмиевые аккумуляторы выпускаются также в герметичном "таблеточном" конструктиве, наподобие батареек для часов. Электроды в таком аккумуляторе — две прессованные тонкие таблетки из активной массы, сложенные в пакет с сепаратором и плоской пружиной и завальцованные в никелированный стальной корпус диаметром с монету. Используются для питания различных, в основном маломощных, нагрузок (током C/10-C/5). Допускают только небольшие зарядные токи, не более С/10, так как внутри корпуса должна успевать происходить рекомбинация выделяющихся газов. Благодаря замкнутой конструкции допускают длительный перезаряд с непрерывной рекомбинацией и выделением избыточной энергии в виде тепла. Напряжение такого аккумулятора ниже, чем у негерметичного, и мало изменяется в процессе разряда вследствие избытка активной массы катода, создаваемого с целью ускорения рекомбинации кислорода.

Дисковые аккумуляторы (как правило, в батареях по 3 шт. в общей оболочке, типоразмера аналогичного советскому Д-0,06) широко применялись в персональных компьютерах выпуска 1980–90 годов, в частности PC-286/386 и ранних 486, для питания энергонезависимой памяти настроек (CMOS NVRAM) и часов реального времени при отключенном сетевом питании. Срок службы аккумуляторов в таком режиме составлял несколько лет, после чего батарея, в большинстве случаев — впаянная в материнскую плату, подлежала замене. С развитием CMOS-технологии и уменьшением потребляемой мощности NVRAM и RTC аккумуляторы были вытеснены одноразовыми литиевыми элементами ёмкостью порядка 200 мА·ч (CR2032 и др.), устанавливаемыми в гнёзда-защёлки и легко заменяемыми пользователем, с аналогичным сроком непрерывной работы.

В СССР дисковые аккумуляторы были практически единственными доступными в широкой продаже аккумуляторами (кроме автомобильных и, позднее, NiCd размера AA на 450 мА·ч). Помимо отдельных элементов, предлагалась 9-вольтовая батарея из семи аккумуляторов Д-0,1 с разъёмом, аналогичным "Кроне", которая, однако, входила в отсек питания не у всех радиоприёмников, для которых предназначалась. Поставлялись только простейшие зарядные устройства с током С/10, заряжавшие аккумулятор или батарею примерно за 14 часов (время контролировалось пользователем).

Названиеаккумулятора Диаметр,мм Высота,мм Напряжение,В Ёмкость,А*ч Рекомендуемыйток разряда, мА Применение Д-0,03 Д-0,06 Д-0,125 Д-0,26 Д-0,55 7Д-0,125
11,6 5,5 1,2 0,03 3 фотоаппараты, слуховые аппараты
15,6 6,4 1,2 0,06 12 фотоаппараты, фотоэкспонометры, слуховые аппараты, дозиметры
20 6,6 1,2 0,125 12,5 аккумуляторные электрические фонарики[уточнить], миниатюрные радиоприёмники
25,2 9,3 1,2 0,26 26 аккумуляторные электрические фонарики, фотовспышки, калькуляторы (Б3-36)
34,6 9,8 1,2 0,55 55 прицел ночного видения 1ПН58 (блок из пяти Д-0.55С), фотовспышки, аккумуляторные электрические фонарики, калькуляторы (Б3-34)[1]
8,4 0,125 12,5 замена батарее Крона

Производители

NiCd-аккумуляторы производят множество фирм, в том числе такие крупные интернациональные компании, как GP Batteries, Samsung (под брендом Pleomax), VARTA, GAZ, Konnoc, Metabo, EMM, Advanced Battery Factory, Panasonic/Matsushita Electric Industrial, Ansmann и др. Среди отечественных производителей можно назвать НИАИ (создан на базе Центральной аккумуляторной лаборатории, 1946 г.), "Космос", ЗАО "Опытный завод НИИХИТ", ЗАО "НИИХИТ-2".

Безопасная утилизация

Плавка продуктов утилизации NiCd-аккумуляторов происходит в печах при высоких температурах, кадмий в этих условиях становится чрезвычайно летучим, и в случае, если печь не оборудована специальным улавливающим фильтром, токсичные вещества (например пары кадмия) выбрасываются во внешнюю среду, отравляя окружающие территории. Вследствие этого оборудование для утилизации — более дорогое, чем для утилизации свинцовых батарей.

См. также

Литература

  • Хрусталёв Д. А. Аккумуляторы. М: Изумруд, 2003.
  • Федотов Г. А. Электрические и электронные устройства для фотографии. Л.: Энергоатомиздат, 1984.
  • ГОСТ 15596-82. Источники тока химические. Термины и определения.
  • Описание заряда NiCd-аккумуляторов.

Примечания

  1. ↑ Под ред. акад. Ю.Д. Третьякова. Неограническая химия. Том 3. Химия переходных элементов.. — Москва: Академия, 2004. — 368 с. — ISBN 5-7695-1436-1.

ru-wiki.org

Почему я выбираю никель-кадмиевые аккумуляторы?

С радостью публикую статью практика.

/800/600/http/www.rustok.ru/image/saft2.pngНикакой теории! Только для ВАС история нашей практики использования аккумуляторных батарей! Аккумуляторы - это самый важный вопрос в альтернативной автономной энергетике. Самый ВАЖНЫЙ.

Я, к сожалению, в самом начале свое деятельности не сильно уделял внимание аккумуляторам. Хотя судьба (или кто-то) мне давали подсказки на эту тему.

Но все было по следующему порядку.

Первые наши установки были с обычными аккумуляторами для камаза. Так как в то время покупались аккумуляторы самим клиентом, то с нас ответственность снималась. Но по истечению 1,5-2 лет выходили из строя преобразователи, как выяснилось из-за аккумуляторов, да сами преобразователи были не очень хороши.

В 2004 году я стал серьёзно изучать аккумуляторный вопрос.

***

Никель-железные и щелочные АКБ

Испытывал различные типы аккумуляторов, в том числе и щелочные никель-железные. Никель-железные были громоздкими и плохо держали стартовые токи, но все-таки работали.

А информации на щелочные аккумуляторы нигде не было, даже в интернете. Их было много списанных, найти было по объявлению не трудно. Еще сбивала с толку информация по аккумуляторам для сотовых телефонов, они быстро выходили из строя и у них был эффект памяти. А цена новых очень высока. Не стал я заострять на них внимание.

Как же я был не прав!!!

***

АКБ для яхт

Поддался на уговоры компетентных с виду продавцов аккумуляторов. Стал использовать аккумуляторы для яхт. Такие мне предложили. Они действительно дольше работают обыкновенных аккумуляторов в два раза и их цена, соответственно, то же два раза больше.

Оставался только один, но очень большой минус - боятся холода. Минус пять для них - это гарантированный выход из строя за один сезон. Это недопустимо для дачников и фермеров, которые не всегда могут выполнить условия эксплуатации аккумуляторов.

***

Гелевые и AGM АКБ

Еще пробовал гелевые и AGM - срок их службы уже не увеличивался, но цена была выше. Все эти системы были хороши как организация бесперебойного электроснабжения, а для автономного не подходили.

Тогда я попробовал еще один вариант - это ограничил инвертором полный разряд аккумуляторов и увеличил их емкость. В случаях, где есть поддержка внешним электричеством, или в системе установлен ветряк это помогло. Но стало сильно заметно, что КПД всей системы упало. Ток зарядки нужен больше для большего количества аккумуляторов, соответственно вся система будет стоить в два раза дороже!!!

У меня и сейчас есть клиенты с такими аккумуляторами уже пятый год. Но уже и у них аккумуляторы надо менять - при проверке оказалось, что они уже не держат больших токов.

***

Автомобильные АКБ

Вы спросите, а как аккумуляторы несколько лет работают на автомобилях?

На автомобилях, которые грешат плохим запуском на морозе, аккумуляторы живут очень мало. А в нашем же случае и при наших погодных условиях этот параметр просто необходим - работа при минусовой температуре и с глубоким разрядом.

***

Никель-кадмиевые АКБ

И опять же судьба (или кто то), в 2008 году, столкнула меня с владельцем уже никель-кадмиевых аккумуляторов.

Он вообще не специалист по аккумуляторам, просто их использует для работы. Использует уже 29 лет, с перерывом на 5 лет. После замены щелочи снова работают дальше. Я так был обрадован и удивлен.

Они работают у него и при минус 35, эффект памяти он вообще не знает что такое, а заряжает обыкновенным блоком питания и не разу не подводили его!

Приобрел на пробу новые, с завода.

И вот что написано в паспорте никель-кадмиевых аккумуляторов:

- гарантийный срок эксплуатации - 5 лет (это только гарантийный),

- срок службы в зависимости от условий эксплуатации до 20 лет (на практике мой знакомый пользуется дольше),

- предназначены для работы в условиях от 50 до минус 50

- количество полных разрядов и зарядов, при соблюдении рекомендованных токов заряда, не менее 1500, (Заметьте!!! Полных разрядов!!! Это, как минимум, на пять лет!),

- При наблюдении отклонения от номинальных значений емкости после продолжительного срока эксплуатации необходимо заменить электролит с предварительной промывкой.

Об эффекте памяти нигде в паспорте вообще не упоминается. Все дело в том, тут не надо путать аккумуляторы для мобильников, приемников и фонарей с аккумуляторами с жидким электролитом - оказывается этот эффект наблюдается только при вводе в эксплуатацию и после длительного хранения.

С 2008 года стали устанавливать никель-кадмиевые аккумуляторы.

Они больше по размерам кислотных в два раза и дороже в 2,5 раза, если сравнивать по емкости, но никаких нареканий по эксплуатации нет. С клиентов снята головная боль следить за системой, размеры ее не выросли. КПД системы, как не странно не видно что бы уменьшилось. Это уже объяснимо - нет необходимости увеличивать емкость аккумуляторов.

Очень ВАЖНО ЗНАТЬ ВСЕМ!!!

Кислота из свинцовых аккумуляторов очень плохо утилизируется и при попадании в землю выжигает всю органику в земле, как при попадании на кожу - выжигает кожу.

Щелочной электролит опасен, но в очень концентрированном виде. Такой концентрации в аккумуляторах не используется. При попадании в землю замыливает ее, что некоторым почвам даже полезно в малых дозах.

Щелочь используется при производстве мыла и некоторых моющих средств. При попадании на кожу ощущается как мыльный раствор и впитывается в кожу, через некоторое время осушая кожный покров. Поэтому часто говорят, что много мылом мыться вредно, сушится кожа. Это из-за щелочи.

Выходит никель-кадмиевые аккумуляторы более экологичны кислотных!

Видел в интернете информацию о запрете производства никель-кадмиевых аккумуляторов в странах Евросоюза. Это относится к аккумуляторам для переносных и мобильных устройств. Для электротранспорта они производятся до сих пор.

Перед тем как писать в рассылку об аккумуляторах, я пролазил опять весь интернет, искал по ним информацию. Полной инфы по никель-кадмиевым аккумуляторам  в интернете нет, руководства по эксплуатации по ним же - нет.

Но этой всего лишь доказывает, что интернет уже давно стал «средством массовой информации». Вот только информация эта однобокая. Выгодно писать о преимуществе кислотников, выгодно их производить, потому что не работают столько, сколько работает в среднем вся техника.

Мало того, их даже выгодно везти из Китая - такую тяжесть на такое расстояние!!! Это какая же у них себестоимость? Там, наверное, и свинца в них настоящего уже нет. Причем на утилизацию их туда обратно вряд ли кто повезет.

И действительность приходится и правда проверять собой. Мне пришлось на себе, путем потери некоторых денежных средств, путем преодоления разочарований от клиентов все выяснить про аккумуляторы.  Поэтому полную техническую информацию по аккумуляторам я публиковать пока не буду.

Есть всякие тонкости в их эксплуатации вместе различными устройствами. Скажу только, что использовать ширпотребные контроллеры заряда от солнечных батарей и ветряков для них нельзя - не смогут они зарядить хорошо эти аккумуляторы.

Но эти тонкости наши клиенты абсолютно не чувствуют, а некоторые даже и не знают о них. Для них главное чтобы все хорошо работало!

Обращайтесь к специалистам практикам!!!

***

Обращение ко всем читателям

Я обнаружил, что как минимум двадцать сайтов перепечатали мою первую статью 2005 года, и перепечатывают все следующие статьи. Пожалуйста, размещайте любой мой материал у себя! Только, пожалуйста, давай ссылку на первоисточник www.nature-energy.ru

Алексей Кашелев

< Предыдущая Следующая >
 

www.belyelebedi.lt

Никель-кадмиевые аккумуляторы | Electro-machines.ru

В никель-кадмиевых аккумуляторах (НКА) реализуется следующая токообразующая реакция:

image002

Электродвижущая сила аккумулятора зависит от уровня заряженности и составляет при полной заряженности 1,28 В, а для разряженного НКА имеет значение 1,19 В.

В процессе заряда НКА (до исчерпания разряженной активной массы) не происходит выделение водорода на отрицательном электроде. Этот факт, обусловленный высоким перенапряжением реакции разряда воды на металлическом кадмии, является определяющим для создания полностью герметичного НКА. Негерметичные НКА выпускаются в двух конструктивных исполнениях: ламельном и металлокерамическом.

Положительный электрод ламельной конструкции выполняется аналогично электроду для НЖА. Активная масса отрицательного ламельного электрода НКА состоит из смеси оксида кадмия и используется для повышения коэффициента использования восстановленной искусственной окиси железа. Массовое отношение кадмия к железу составляет для некоторых типов НКА 2,7 : 1, а в основном – 1:1. Для стабилизации поверхности электрода в массу добавляют 3,5-4,5 % солярового масла. Никель-кадмиевые аккумуляторы ламельной конструкции при удельной энергии 15–20 Вт-ч/кг имеют срок службы 1000 циклов и не могут быть использованы для рассматриваемых задач ввиду низкого значения удельной мощности, составляющей 5-10 Вт/кг, что совершенно неприемлемо. Большего интереса заслуживают НКА с безламельными электродами. Отрицательный электрод может быть прессованного, вальцованного или намазного типа без металлокерамической основы. Однако наиболее распространены конструкции безламельных НКА с металлокерамическими электродами. Отрицательный металлокерамический электрод изготовляется пропиткой пористой никелевой основы солями хлористого и частично азотнокислого кадмия. После процедуры кристаллизации солей в порах следуют операции защелачивания (для перевода солей хлористого и азотнокислого кадмия в гидрооксид кадмия), отмывки и сушки. Металлокерамическая основа изготовляется аналогично таковой для окисно-никелевого электрода (ОНЭ) металлокерамической конструкции.

Безламельные НКА негерметичного типа, используемые как стартёрные, имеют удельную энергию 20-25 Вт ч/кг, удельную мощность до 100 Вт/кг и срок службы до 2000 циклов.

С точки зрения удобства эксплуатации целесообразно иметь безуходные батареи, не требующие операций корректировки электролита. Свинцово-кислотный аккумулятор, в принципе, можно сделать безуходным, ввиду того что кислота обратимо абсорбирует ограниченное количество углекислого газа. При эксплуатации щелочных батарей имеет место накопление карбонатов в электролите и уменьшение концентрации щёлочи в соответствии с реакцией

image004

В связи с этим эксплуатация щелочных негерметичных батарей требует корректировки или замены электролита, что делает чрезвычайно актуальной задачу герметизации НКА. Никель-кадмиевая электрохимическая система допускает, как указывалось выше, полную герметизацию.

Принцип герметизации НКА основывается на реализации замкнутого кислородного цикла который состоит в поглощении на отрицательном электроде кислорода, выделяющегося на ОНЭ; при этом предотвращается выделение водорода на кадмиевом электроде.

В герметичных аккумуляторах ёмкостью свыше 100 Ач, которые представляют интерес для использования в ТБЭ, применяются электроды металлокерамической конструкции обоих знаков. Кроме металлокерамического исполнения отрицательный электрод герметичного НКА может быть прессованного, вальцованного или намазного типа без металлокерамической основы. Достоинством таких электродов является высокая удельная ёмкость (до 0,8 А ч/см3), однако малая скорость поглощения кислорода не позволяет использовать их в аккумуляторах больших номиналов без тщательного контроля состояния каждого аккумулятора.

В России выпускаются два типа герметичных НКА: аккумулятор типа НКГ-110СА с удельной энергией 27 Втч/кг и 80 Вт-ч/дм3 сроком службы 1000 циклов и аккумулятор типа НКГ-160 с удельной энергией 25 Втч/кг и 65,2 Вт ч/дм3 со сроком службы 300 циклов.

Реально не существует конструктивных и технологических способов для поднятия удельной энергии НКА выше 30 Вт-ч/кг, сохраняя при этом высокую удельную мощность. Удельная цена НКА в семь-восемь раз выше, чем СКА, при сроке службы, большем только в три раза. Всё это не позволяет рассматривать никель-кадмиевую батарею как перспективную в электромобиле массового использования.

 

Проверено корректором: 

www.electro-machines.ru

Никель-кадмиевый аккумулятор — википедия фото

Никель-кадмиевые аккумуляторы Малогабаритные дисковые никель-кадмиевые аккумуляторы Д-0,03 и зарядное устройство к ним. СССР, 1980-е годы. Малогабаритные дисковые никель-кадмиевые аккумуляторы Д-0,26, Д-0,06 и зарядное устройство к аккумулятору Д-0,06. Авиационная бортовая никель-кадмиевая аккумуляторная батарея 20НКБН-25-У3

Никель-ка́дмиевый аккумуля́тор (NiCd) — вторичный химический источник тока, в котором катодом является гидрат закиси никеля Ni(OH)2 с графитовым порошком (около 5–8%), электролитом — гидроксид калия KOH плотностью 1,19–1,21 с добавкой гидроксида лития LiOH (для образования никелатов лития и увеличения ёмкости на 21–25%), анодом — гидрат закиси кадмия Cd(OH)2 или металлический кадмий Cd (в виде порошка). ЭДС никель-кадмиевого аккумулятора — около 1,37 В, удельная энергия — порядка 45–65 Вт·ч/кг. В зависимости от конструкции, режима работы (длительные или короткие разряды) и чистоты применяемых материалов, срок службы составляет от 100 до 900 циклов заряда-разряда. Современные (ламельные) промышленные никель-кадмиевые батареи могут служить до 20–25 лет. Никель-кадмиевые аккумуляторы (NiCd) наряду с Никель-Солевыми аккумуляторами могут храниться разряженными, в отличие от никель-металл-гидридных (NiMH) и литий-ионных аккумуляторов (Li-ion), которые нужно хранить заряженными.

История изобретения

В 1899 году Вальдмар Юнгнер (Waldmar Jungner) из Швеции изобрёл никель-кадмиевый аккумулятор, в котором в качестве положительного электрода использовался никель, а в качестве отрицательного — кадмий. Двумя годами позже Эдисон (Edison) предложил альтернативную конструкцию, заменив кадмий железом. Из-за высокой (в сравнении с сухими или свинцово-кислотными аккумуляторами) стоимости, практическое применение никель-кадмиевых и никель-железных аккумуляторов было ограниченным.

После изобретения в 1932 году Шлехтом (Shlecht) и Акерманом (Ackermann) спрессованного анода было внедрено много усовершенствований, что привело к более высокому току нагрузки и повышенной долговечности. Хорошо известный сегодня герметичный никель-кадмиевый аккумулятор стал доступен только после изобретения Ньюманом (Neumann) полностью герметичного элемента в 1947 году.

Принцип действия

Принцип действия никель-кадмиевых аккумуляторов основан на обратимом процессе:

2NiOOH + Cd + 2h3O ↔ 2Ni(OH)2 + Cd(OH)2 E0 = 1,30 В.

Никелевый электрод представляет собой пасту гидроксида никеля, смешанную с проводящим материалом и нанесенную на стальную сетку, а кадмиевый электрод — стальную сетку с впрессованным в неё губчатым кадмием. Пространство между электродами заполнено желеобразным составом на основе влажной щелочи, который замерзает при -27°С[1]. Индивидуальные ячейки собирают в батареи, обладающие удельной энергией 20–35 Вт*ч/кг и имеющие большой ресурс — несколько тысяч зарядно-разрядных циклов.

Параметры

  • Теоретическая энергоёмкость: 237 Вт·ч/кг
  • Удельная энергоёмкость: 45–65 Вт·ч/кг
  • Удельная энергоплотность: 50–150 Вт·ч/дм³
  • Удельная мощность: 150…500 Вт/кг
  • ЭДС = 1,37 В
  • Рабочее напряжение = 1,35…1,0 В
  • Нормальный ток зарядки = 0,1…1 C, где С — ёмкость
  • Срок службы: около 100—900 циклов заряда/разряда.
  • Саморазряд: 10% в месяц
  • Рабочая температура: −50…+40 °C

В настоящее время использование никель-кадмиевых аккумуляторов сильно ограничено по экологическим соображениям, поэтому они применяются только там, где использование других систем невозможно, а именно — в устройствах, характеризующихся большими разрядными и зарядными токами. Типичный аккумулятор для летающей модели можно зарядить за полчаса, а разрядить за пять минут. Благодаря очень низкому внутреннему сопротивлению аккумулятор не нагревается даже при зарядке большим током. Только когда аккумулятор полностью зарядится, начинается заметный разогрев, что и используется большинством зарядных устройств как сигнал окончания зарядки. Конструктивно все никель-кадмиевые аккумуляторы оснащены прочным герметичным корпусом, который выдерживает внутреннее давление газов в тяжёлых условиях эксплуатации.

Цикл разряда начинается с 1,35 В и заканчивается на 1,0 В (соответственно 100% ёмкости и 1% оставшейся ёмкости)

Электроды никель-кадмиевых аккумуляторов изготавливаются как штамповкой из листа, так и прессованием из порошка. Прессованные электроды более технологичны, дешевле в производстве и обладают более высокими показателями рабочей ёмкости, в связи с чем все аккумуляторы бытового назначения имеют прессованные электроды. Однако прессованные системы подвержены так называемому «эффекту памяти». Эффект памяти проявляется, когда аккумулятор подвергают зарядке раньше, чем он реально разрядится. В электрохимической системе аккумулятора появляется «лишний» двойной электрический слой и его напряжение снижается на 0,1 В. Типичный контроллер устройства, использующего аккумулятор, интерпретирует это снижение напряжения как полный разряд батареи и сообщает, что батарея «плохая». Реального снижения энергоёмкости при этом не происходит, и хороший контроллер может обеспечить полное использование ёмкости аккумулятора. Тем не менее, в типичном случае контроллер побуждает пользователя выполнять всё новые и новые циклы зарядки. А это и приводит к тому, что пользователь своими руками, из лучших побуждений, «убивает» батарею. То есть можно сказать, что батарея выходит из строя не столько от «эффекта памяти» прессованных электродов, сколько от «эффекта беспамятства» недорогих контроллеров.

Бытовой никель-кадмиевый аккумулятор, разряжаемый и заряжаемый слабыми токами (например, в пульте дистанционного управления телевизора), быстро теряет ёмкость, и пользователь считает его вышедшим из строя. Так же и аккумулятор, длительное время стоявший на подзарядке (например, в системе бесперебойного питания) потеряет ёмкость, хотя его напряжение будет правильным. То есть использовать никель-кадмиевый аккумулятор в буферном режиме нельзя. Тем не менее, один цикл глубокой разрядки и последующая зарядка полностью восстановят ёмкость аккумулятора.

При хранении NiCd-аккумуляторы также теряют ёмкость, хотя и сохраняют выходное напряжение. Чтобы избежать неверной разбраковки при снятии аккумуляторов с хранения, рекомендуется хранить их в разряженном виде — тогда после первой же зарядки аккумуляторы будут полностью готовы к использованию. Для полной разрядки батареи и выравнивания напряжений на каждом разряжаемом элементе можно подключить цепочку из двух кремниевых диодов и резистора на каждый элемент, тем самым ограничив напряжение на уровне 1-1.1 В на элемент. При этом падение напряжения на каждом кремниевом диоде составляет 0,5–0,7 В, поэтому выбирать диоды для цепочки необходимо вручную, используя, например, мультиметр. После длительного хранения батареи необходимо провести два-три цикла заряд/разряд током, численно равным номинальной ёмкости (1C), чтобы она вошла в рабочий режим и работала с полной отдачей.

Области применения

Малогабаритные никель-кадмиевые аккумуляторы используются в различной аппаратуре как замена стандартного гальванического элемента, особенно если аппаратура потребляет большой ток. Так как внутреннее сопротивление никель-кадмиевого аккумулятора на один-два порядка ниже, чем у обычных марганцево-цинковых и марганцево-воздушных батарей, мощность выдаётся стабильнее и без перегрева.

Никель-кадмиевые аккумуляторы применяются на электрокарах (как тяговые), трамваях и троллейбусах (для питания цепей управления), речных и морских судах. Широко применяются в авиации в качестве бортовых аккумуляторных батарей самолётов и вертолётов. Используются как источники питания для автономных шуруповёртов/винтовёртов и дрелей, однако здесь намечается тенденция к вытеснению их высокотоковыми батареями различных литиевых систем.

Несмотря на развитие других электрохимических систем и ужесточение экологических требований, никель-кадмиевые аккумуляторы остаются основным выбором для высоконадёжных устройств, потребляющих большую мощность, например фонарей для дайвинга.

Длительный срок хранения, относительная нетребовательность к постоянному уходу и контролю, способность стабильно работать на морозе до -40 °C и отсутствие возможности возгорания при разгерметизации в сравнении с литиевыми, малый удельный вес в сравнении со свинцовыми и дешевизна в сравнении с серебряно-цинковыми, меньшее внутренне сопротивление, большая надёжность и морозостойкость в сравнении с NiMH обуславливают по-прежнему широкое применение никель-кадмиевых аккумуляторов в военной технике, авиации и портативной радиосвязи.

Дисковые никель-кадмиевые аккумуляторы

Никель-кадмиевые аккумуляторы выпускаются также в герметичном "таблеточном" конструктиве, наподобие батареек для часов. Электроды в таком аккумуляторе — две прессованные тонкие таблетки из активной массы, сложенные в пакет с сепаратором и плоской пружиной и завальцованные в никелированный стальной корпус диаметром с монету. Используются для питания различных, в основном маломощных, нагрузок (током C/10-C/5). Допускают только небольшие зарядные токи, не более С/10, так как внутри корпуса должна успевать происходить рекомбинация выделяющихся газов. Благодаря замкнутой конструкции допускают длительный перезаряд с непрерывной рекомбинацией и выделением избыточной энергии в виде тепла. Напряжение такого аккумулятора ниже, чем у негерметичного, и мало изменяется в процессе разряда вследствие избытка активной массы катода, создаваемого с целью ускорения рекомбинации кислорода.

Дисковые аккумуляторы (как правило, в батареях по 3 шт. в общей оболочке, типоразмера аналогичного советскому Д-0,06) широко применялись в персональных компьютерах выпуска 1980–90 годов, в частности PC-286/386 и ранних 486, для питания энергонезависимой памяти настроек (CMOS NVRAM) и часов реального времени при отключенном сетевом питании. Срок службы аккумуляторов в таком режиме составлял несколько лет, после чего батарея, в большинстве случаев — впаянная в материнскую плату, подлежала замене. С развитием CMOS-технологии и уменьшением потребляемой мощности NVRAM и RTC аккумуляторы были вытеснены одноразовыми литиевыми элементами ёмкостью порядка 200 мА·ч (CR2032 и др.), устанавливаемыми в гнёзда-защёлки и легко заменяемыми пользователем, с аналогичным сроком непрерывной работы.

В СССР дисковые аккумуляторы были практически единственными доступными в широкой продаже аккумуляторами (кроме автомобильных и, позднее, NiCd размера AA на 450 мА·ч). Помимо отдельных элементов, предлагалась 9-вольтовая батарея из семи аккумуляторов Д-0,1 с разъёмом, аналогичным "Кроне", которая, однако, входила в отсек питания не у всех радиоприёмников, для которых предназначалась. Поставлялись только простейшие зарядные устройства с током С/10, заряжавшие аккумулятор или батарею примерно за 14 часов (время контролировалось пользователем).

Названиеаккумулятора Диаметр,мм Высота,мм Напряжение,В Ёмкость,А*ч Рекомендуемыйток разряда, мА Применение Д-0,03 Д-0,06 Д-0,125 Д-0,26 Д-0,55 7Д-0,125
11,6 5,5 1,2 0,03 3 фотоаппараты, слуховые аппараты
15,6 6,4 1,2 0,06 12 фотоаппараты, фотоэкспонометры, слуховые аппараты, дозиметры
20 6,6 1,2 0,125 12,5 аккумуляторные электрические фонарики[уточнить], миниатюрные радиоприёмники
25,2 9,3 1,2 0,26 26 аккумуляторные электрические фонарики, фотовспышки, калькуляторы (Б3-36)
34,6 9,8 1,2 0,55 55 прицел ночного видения 1ПН58 (блок из пяти Д-0.55С), фотовспышки, аккумуляторные электрические фонарики, калькуляторы (Б3-34)[1]
8,4 0,125 12,5 замена батарее Крона

Производители

NiCd-аккумуляторы производят множество фирм, в том числе такие крупные интернациональные компании, как GP Batteries, Samsung (под брендом Pleomax), VARTA, GAZ, Konnoc, Metabo, EMM, Advanced Battery Factory, Panasonic/Matsushita Electric Industrial, Ansmann и др. Среди отечественных производителей можно назвать НИАИ (создан на базе Центральной аккумуляторной лаборатории, 1946 г.), "Космос", ЗАО "Опытный завод НИИХИТ", ЗАО "НИИХИТ-2".

Безопасная утилизация

Плавка продуктов утилизации NiCd-аккумуляторов происходит в печах при высоких температурах, кадмий в этих условиях становится чрезвычайно летучим, и в случае, если печь не оборудована специальным улавливающим фильтром, токсичные вещества (например пары кадмия) выбрасываются во внешнюю среду, отравляя окружающие территории. Вследствие этого оборудование для утилизации — более дорогое, чем для утилизации свинцовых батарей.

См. также

Литература

  • Хрусталёв Д. А. Аккумуляторы. М: Изумруд, 2003.
  • Федотов Г. А. Электрические и электронные устройства для фотографии. Л.: Энергоатомиздат, 1984.
  • ГОСТ 15596-82. Источники тока химические. Термины и определения.
  • Описание заряда NiCd-аккумуляторов.

Примечания

  1. ↑ Под ред. акад. Ю.Д. Третьякова. Неограническая химия. Том 3. Химия переходных элементов.. — Москва: Академия, 2004. — 368 с. — ISBN 5-7695-1436-1.

org-wikipediya.ru

Никель-кадмиевые аккумуляторы

Никель-кадмиевые аккумуляторы и зарядноеРаздел книги, посвящен никель-кадмиевым аккумуляторам - неустанным труженикам, до сих пор используемым во многой технике, где нужна стабильность, мощность и долгая жизнь аккумулятора.

Никель-кадмиевые аккумуляторы изобретены шведом Вальдмаром Юнгнером (Waldmar Jungner) в 1899 году. В те времена материал для никель-кадмиевых аккумуляторных батарей был дорогим по сравнению с другими аккумуляторами и использование этого типа батарей ограничилось небольшим числом мест применения. Начало герметичным никель-кадмиевым батареям положило изыскание в 1932 году расположение активного материала внутри пористого никелевого электрода.

С 1947 стали серийно выпускаться герметичные никель-кадмиевые батареи, не сильно отличающиеся от современных. В этих батареях образующиеся при зарядке газы рекомбинируют и не выходят за пределы батареи, что исключает необходимость слежения за уровнем и периодического долива электролита.

Несмотря на то, что никель-кадмиевые аккумуляторы с этого года запрещены к производству в странах Евросоюза, эти неустанные труженики до сих пор используются во многих недорогих и мощных автономных устройствах (шуруповерты, электробритвы, фонари).

Даже если в инструкции по эксплуатации о типе аккумулятора устройства ничего не сказано, определить то, что именно никель-кадмиевый аккумулятор служит источником тока достаточно просто — чаще всего время зарядки указывается в диапазоне 5-12 часов и присутствует указание на необходимость самостоятельного отключение зарядного по истечению времени заряда.

Для никель-кадмиевых батарей предпочтительнее быстрая импульсная зарядка чем медленная постоянным током. Эти батареи могут выдать большую мощность, что что определяет их выбор для мощных автономных устройств. Никель-кадмиевые батареи единственный тип батарей, который выдерживает полную разрядку при большой нагрузке без каких-либо последствий. Остальные типы батарей требуют неполной разрядки при относительно невысоких мощностных нагрузках.

Никель-кадмиевые батареи не любят длительной зарядки при эпизодической небольшой нагрузке. Периодическая полная разрядка необходима для них как воздух для человека - при отсутствии полной разрядки на электродах образуются большие кристаллы металла (что приводит к проявлению так называемого "эффекта памяти") - аккумулятор скачкообразно теряет свою емкость. Для долгой и эффективной работы NiCd батарей необходимы циклы обслуживания батареи - полная разрядка с последующей полной зарядкой, исходя из большинства рекомендаций - раз в месяц, в крайнем случае раз в 2-3 месяца.

Никель-кадмиевые аккумуляторы являются самыми «дуракоустойчивыми» из современных массовых аккумуляторов — для их использования не требуется даже системы мониторирования параметров аккумулятора, что определяет их использование в недорогих и мощных устройствах.

Зарядка малыми токами за 5-12 часов позволяет обойтись без каких-либо предосторожностей в виде систем контроля заряда-разряда. При перезаряде аккумулятор просто медленно будет терять емкость (на радость производителя). Необходимо помнить об этом при использовании «bad-boy» зарядных устройств (зарядных без механизма автоматического контроля заряда). Поэтому, лучше всего заряжать полностью разряженный аккумулятор и строго соблюдать время зарядки, что позволит сохранить емкость NiCd аккумулятора достаточно долгое время.

При использовании «быстрой» зарядки (со временем заряда менее 5 часов) желательно иметь зарядное устройство с температурным датчиком, поскольку при заряде повышается температура аккумулятора, вместе с температурой растет емкость, с ростом емкости зарядный прибор может перезарядить батарею свыше необходимого уровня, что приводит к еще большему росту температуры (явление «терморазгона» аккумулятора) и, как минимум, к ухудшению параметров батареи. Подобная ситуация существует и при заряде батареи при низких температурах. Температурный датчик позволяет сдвинуть параметры заряда в зависимости от температуры аккумулятора, а также отключить батарею от заряда при превышении скорости роста температуры выше 1 градуса Цельсия в минуту или по достижении температуры батареи в 60 градусов Цельсия что позволяет избежать трагических последствий терморазгона.

В качестве иллюстрации необходимости термодатчика в зарядном могу привести пример двухлетней давности заряда никель-кадмиевой батареи для профессионального шуруповерта на зарядном без термодатчика (на фото - это самое зарядное устройство), позволяющего заряжать батарею ускоренным темпом – за час. В то время была температура в квартире около 30°C, зарядное автоматически должно заряжать аккумулятор до достижения целевого напряжения и автоматически отключаться, что английским по-белому было сказано в инструкции в разделе безопасность. Утром первый аккумулятор из комплекта был заряжен без всяких эксцессов – через 50 минут зарядное отключилось, ближе к вечеру второй аккумулятор при заряде преподнес сюрприз: из-за отсутствия термодатчика в зарядном, батарея вошла в режим терморазгона. Так как заряд был ускоренным проблема была замечена поздно – когда аккумулятор пошел дымом и стал разбрызгивать горячий электролит. Быстро отключенный от сети зарядник удалось спасти. Аккумулятор же еще долго сопел в агонии, пытаясь причинить как можно больше вреда при отходе в мир иной, однако ему это не удалось и вред ограничился стоимостью самого аккумулятора – 15USD. С тех пор зарядное подключается к сети через таймер.

Несмотря на свои недостатки, никель-кадмиевые аккумуляторы до сих пор существуют среди нас. Надеюсь, немного теории и практического опыта, изложенного в статье, позволят читателю получить от никель-кадмиевого аккумулятора своего устройства максимум того, на что он способен.

www.dig.by


Смотрите также