Nikljevo-kadmijeve (Ni-CD) baterije so polnilne baterije, znane po visokem izhodnem toku in stalni napetosti med uporabo. Uporabljajo materiale iz niklja in kadmija z alkalnim elektrolitom za premikanje ionov med polnjenjem in izpraznjevanjem. Ker je kadmij strupen, sta potrebna varna ravnanja in ustrezno recikliranje. Ta članek ponuja informacije o delih Ni-C baterije, delovnih korakih, polnjenju in negi.
Pregled nikljevo-kadmijske (Ni-CD) baterije
Nikelj-kadmijeve (Ni-CD) baterije so polnilne baterije, znane po tem, da zagotavljajo visok tok in ohranjajo stalno napetost med uporabo. Za pozitivno elektrodo uporabljajo nikljeve spojine, za negativno elektrodo pa kadmijeve materiale. Alkalni elektrolit znotraj celice podpira gibanje ionov med polnjenjem in praznjenjem.
Ni-C baterije se uporabljajo že vrsto let, ker dobro prenašajo zahtevne razmere. Njihova uporaba se je zmanjšala, ker je kadmij strupen in zahteva stroga pravila recikliranja in odstranjevanja.
Glavni deli znotraj Ni-CD celice
Ni-Cd celica vsebuje več notranjih delov, ki jo ohranjajo zaprto, varno in sposobno zagotavljati stabilno energijo. Zgornji del vključuje pokrov, pokrov in prezračevalne dele, ki pomagajo zapreti celico in hkrati sproščajo pritisk, če se nabira plin. Tesnilo pomaga zmanjšati puščanje, kovina pa lahko zaščiti notranje dele in drži celotno strukturo skupaj.
Znotraj celice je jedro običajno oblikovano kot zvita struktura, sestavljena iz plasti pozitivnih in negativnih elektrod. Tanki separatorji preprečujejo, da se elektrode dotikajo, hkrati pa ioni prehajajo skozi elektrolit. Jezički zbirajo tok iz elektrod, izolacijski deli pa zmanjšujejo možnost nezaželenega električnega stika.
Princip delovanja nikljevo-kadmijevih (Ni-CD) baterij
| Postopek | Kaj se dogaja znotraj celice | Rezultat |
|---|---|---|
| Izpust | Kadmij sprošča elektrone, medtem ko jih nikljev material sprejema. | Baterija dovaja električno energijo v obremenitev. |
| Napad | Zunanji vir energije obrne reakcijo in obnovi aktivne materiale. | Baterija shranjuje energijo za naslednjo uporabo. |
Ni-CD kemijske reakcije med polnjenjem in praznjenjem
| Način | Pozitivna elektroda (nikelj) | Negativna elektroda (kadmij) | Splošni odziv |
|---|---|---|---|
| Izpust | NiO(OH) → Ni(OH)₂ | CD → Cd(OH)₂ | Cd + 2NiO(OH) → Cd(OH)₂ + 2Ni(OH)₂ |
| Napad | Ni(OH)₂ → NiO(OH) | Cd(OH)₂ → CD | Cd(OH)₂ + 2Ni(OH)₂ → Cd + 2NiO(OH) |
Napetost baterije Ni-CD in vedenje izhoda
Ni-C baterije zagotavljajo razmeroma stabilno izhodno napetost večino praznilnega cikla, kar pomaga napravam delovati neprekinjeno brez nenadnih padcev moči. Napetost se začne višje na začetku, nato pa postopoma upada počasi in predvidljivo, ko celica sprošča shranjeno energijo. Ta stabilen srednjefrekvenčni del je eden od razlogov, zakaj so Ni-C celice znane po zanesljivem delovanju pri neprekinjenih obremenitvah.
Proti koncu obdobja praznjenja napetost pade veliko hitreje, kar povzroči oster zavoj v krivini. Ta strm padec pomeni, da je preostala kapaciteta skoraj izčrpana in da je baterija blizu izklopa, zato se lahko oprema kmalu po tem izklopi.
Energetska kapaciteta in dostava energije Ni-CD
• Sposobnost visokega toka praznjenja
• Ohranja stalno napetost pod obremenitvijo
• Dolga življenjska doba skozi ponavljajoče se cikle polnjenja in praznjenja
• Močna zmogljivost v hladnih okoljih
Metode polnjenja baterije Ni-CD
Počasno polnjenje
To je nizko, enakomerno polnjenje, ki poteka dlje časa. Pomaga nežno polniti baterijo in je lažje za upravljanje.
Hitro polnjenje
To baterijo napolni v krajšem času. Moral bi imeti samodejni izklop, da se polnjenje ustavi, ko je baterija polna.
Kapljajoči naboj
To je zelo majhen polnjenje, ki ohranja baterijo polno tudi po končanem polnjenju. Pomaga ohranjati napolnjenost brez pogostega ustavljanja in ponovnega zagona.
Opozorilni znaki prepolnjevanja in pregrevanja baterije Ni-CD
• Baterija postane nenavadno vroča
• Polnjenje traja predolgo
• Nenavaden vonj ali puščanje
• Oteklina ali prezračevanje
Učinek Ni-CD pomnilnika in napetostna depresija
Ni-C baterije so pogosto povezane z učinkom pomnilnika, vendar veliko resničnih težav z zmogljivostjo izvira iz znižanja napetosti. Oboje lahko povzroči, da se baterija zdi šibka, tudi če je v njej še nekaj energije.
Učinek spomina se lahko pojavi, ko se Ni-CD baterija večkrat polni že po kratkem praznjenju. Sčasoma se lahko začne obnašati, kot da je ta krajši čas delovanja polna zmogljivost. Znižanje napetosti je drugačno, ker baterija morda še vedno drži uporabno energijo, vendar napetost pade prej, kot je pričakovano, in povzroči, da se naprave prej izklopijo.
Samopraznjenje in shranjevanje Ni-CD baterij
| Faktor shranjevanja | Učinek | Najboljša praksa |
|---|---|---|
| Visoka temperatura | Hitreje samopraznjenje in hitrejše staranje | Shranjujte na kul mestu |
| Dolg čas shranjevanja | Začasni padec uporabne zmogljivosti | Napolnite pred ponovnim uporabo |
| Predolgo shranjen popolnoma napolnjen | Dodatni pritisk na baterijo skozi čas | Izogibajte se temu, da ga pustite popolnoma napolnjenega dolgo časa |
Pogoste težave z okvarami nikelj-kadmijevih baterij
Izguba elektrolitov zaradi kopičenja toplote
Ponavljajoče segrevanje lahko počasi izsuši baterijo v notranjosti, kar zmanjša zmogljivost in skrajša njeno življenjsko dobo.
Poškodbe separatorja in notranji kratki stiki
Če ločilnik odpove, se lahko pozitivni in negativni del dotakneta, kar povzroči kratko in nenadno okvaro.
Naraščajoča notranja odpornost
Ko baterija stara, bo morda težko nemoteno dovajala energijo, tudi če se še vedno polni.
Šibke ali neuravnotežene celice v baterijskem paketu
Ena šibka celica lahko potegne celoten paket navzdol, kar vodi v krajši čas delovanja in neenakomerno polnjenje.
Dolgotrajno preplačevanje
Predolgo polnjenje Ni-C baterije lahko povzroči notranji stres in pospeši obrabo.
Varno ravnanje z baterijami Ni-CD in pravilno recikliranje
• Preprečite kratek stik na nikelj-kadmijevi (Ni-Cd) bateriji, da preprečite pregrevanje in poškodbe
• Ni-C baterije ne preluknjajte, zdrobite ali odpirate, ker lahko škodljivi materiali uhajajo ven
• Ohranjanje Ni-C baterij stran od plamenov in visoke temperature za zmanjšanje tveganja požara
• Shranjujte Ni-C baterije stran od kovinskih predmetov, da preprečite nenameren stik s terminali
• Vedno uporabljajte odobrene programe recikliranja za varno odstranjevanje Ni-C baterij in upoštevajte okoljske predpise
Zaključek
Ni-C baterije zagotavljajo stabilno napetost večino praznilnega cikla in dobro prenašajo ponavljajoče se polnjenje in praznjenje. Pravilno polnjenje pomaga preprečiti pregrevanje, otekanje, puščanje in zgodnji padec napetosti. Pogoji shranjevanja vplivajo na samopraznjenje in dolgoročno delovanje. Poznavanje pogostih okvar, opozorilnih znakov in varnih postopkov recikliranja podpira boljšo ravnanje z baterijami in zmanjšuje tveganja kadmija.
Pogosta vprašanja [FAQ]
Kakšna je običajna napetost Ni-C celice?
Ni-CD celica je nominalna 1,2V.
Ali lahko polnim Ni-C baterijo z NiMH polnilcem?
Ne. Uporabite polnilec za Ni-CD, da se izognete napačnemu izklopu in pregrevanju.
Kako vem, ali je Ni-C baterija šibka?
Napetost hitro pade pod obremenitvijo, hitro porabi ali se med polnjenjem prezgodaj segreje.
Katera temperatura je najboljša za polnjenje Ni-C baterij?
Polnite na hladni, stabilni temperaturi. Izogibajte se vročim ali ledenim razmeram.
14,5 Zakaj Ni-C baterijski paketi izgubljajo energijo hitreje kot enocelični paketi?
Ker ena šibka celica lahko zmanjša delovanje celotnega paketa.
Kaj je obrat celic v Ni-C baterijskem paketu?
To se zgodi, ko šibka celica preide prazno in se poškoduje zaradi obratne napetosti.