Нікель-кадмієві акумулятори: особливості та переваги Ni-Cd

На сучасному етапі існує безліч акумуляторів, які мають різний хімічний склад і, через присутність в них тих чи інших елементів, свої характерні особливості і переваги в експлуатації. Нікель-кадмієві акумулятори з’явилися давно. Але до сих пір є популярними і потрібними в різних сферах людської діяльності.

З історії створення

Перші лужні Ni-Сd акумулятори з’явилися ще в кінці ХХ століття. Їх винайшов шведський вчений Вальдмар Юнгнер, в якості позитивного заряду використавши нікель, а кадмій – в якості негативного. Незважаючи на очевидну користь цього винаходу, на ті часи масове виробництво таких батарей було досить дорогим і енергоємним. Тому було відкладено на період майже в 50 років.

30-ті роки минулого століття чудові тим, що саме тоді була створена техніка впровадження хімічно активних матеріалів пластин на пористий електрод, покритий нікелем. Масове ж виробництво Ni-Cd акумуляторів почалося після 50-х років.

Основні характеристики і переваги

Нікель-кадмієві акумулятори, в більшості випадків, мають циліндричну форму. Тому в народі їх часто називають «банками». Є і плоскі Ni батарейки – наприклад, для годин. Всі зарядні елементи такого типу мають порівняно невелику ємність, якщо зіставляти їх з нікель-металогідридними АКБ (Ni-MH), що з’явилися значно пізніше з метою удосконалення Ni-Cd акумуляторів.

Ni-Cd батареї

Однак більш низькі показники ємності не є тим недоліком, який міг би стати причиною для того, щоб старий добрий кадмієвий акумулятор було остаточно знято з виробництва. Один з його безперечних плюсів – це те, що при експлуатауції він нагрівається не так швидко, як MH. Це значно знижує ризик його перегріву і передчасного виходу з ладу.

Більш повільний процес нагрівання Ni-Cd обумовлений тим, що хімічні реакції, які відбуваються всередині них, є ендотермічними. Іншими словами, що виділяється під час реакцій тепло поглинається усередині. Що стосується MH, вони відрізняються від кадмієвих екзотермічні реакціями з виділенням великої кількості тепла. У зв’язку з цим MH нагріваються набагато швидше і можуть «перегоріти», якщо вчасно не припинити їх використання.

Ni-Сd акумулятори мають щільний металевий корпус, що відрізняється підвищеною міцністю і хорошою герметичністю. Вони здатні встояти при будь-яких хімічних реакціях всередині і витримати великий тиск газів навіть в найгірших умовах. Аж до зниження температури до -40 ° С. Нікель кадмієві акумулятори не схильні до ризику самозаймання, на відміну від сучасних літієвих.

Серед них є потужні і надійні промислові акумулятори Ni, які можуть повноцінно працювати протягом 20-25 років. І, незважаючи на те, що на зміну цим АКБ вже давно прийшли MH і літієві з більшою ємністю, Ni-Cd акумулятори продовжують активно застосовуватися і до цього дня.

Якщо говорити про цінову категорії, вартість Ni-Cd значно нижче, ніж у інших батарей. Це також є одним з їхніх основних плюсів.

Сфера використання

Невеликі Ni-Cd акумулятори широко використовуються для живлення різної побутової техніки і апаратури, переважно, в тих випадках, коли той чи інший прилад споживає велику кількість струму. Стандартні «банки» до сих пір забезпечують роботу електродрилів і шуруповертов. Елементи великих розмірів незамінні в громадському транспорті. Наприклад, в тролейбусах або трамваях з метою харчування ланцюгів їх управління, в судноплавному справі і особливо в сфері авіації як бортові вторинні джерела струму.

Акумуляторні батареї

особливості експлуатації

Оскільки Ni-Cd акумулятори помітно нагріваються, тільки якщо вони заряджені повністю, велика частина пристроїв «розуміє» це як сигнал, за яким слід припиняти процес зарядки. Для того щоб вони працювали довше, їх рекомендується швидко заряджати, а використовувати – до повного розряду: на відміну від MH, нікель-кадмієві акумулятори глибокої розрядки не бояться.

Цей вид АКБ – єдиний з елементів живлення, які рекомендується зберігати повністю вбраними, в той час, як MH слід зберігати зарядженими повністю, і їм періодично потрібна перевірка напруги на виході. Така різниця, при істотній відмінності в експлуатації, безумовно, є ще одним очевидним пунктом на користь Ni-Cd.

При довгому зберіганні без використання в розрядженому вигляді з батарейками не трапиться нічого страшного. Але, щоб привести їх у робочий стан, потрібно два-три рази провести їм повний цикл «заряд-розряд». Краще робити це незадовго до застосування, можна за добу, і тоді нікель-кадмієві акумулятори будуть працювати з оптимальною токоотдачи.

Будь-Ni-Cd, застосовуваний в побуті, при його живленні струмом невеликої величини і періодичної неповної розрядкою може значно втратити ємність, що створює враження повного виходу АКБ з ладу. Якщо Ni-Cd довгий час знаходився на заряджанні, наприклад, в пристрої з постійним живленням, він теж втратить певного показника ємності, хоча рівень його напруги, при цьому, буде вірним.

Це означає, що використовувати Ni-Cd в режимі постійного підживлення і «недоразряд» не варто, а якщо таке все ж сталося з батарейкою, одного циклу глибокої розрядки з подальшим повним зарядом буде досить для того, щоб ємність була відновлена.

Такий ефект називається «ефектом пам’яті» і виникає, коли не до кінця розряджена батарея піддавалася підзарядці раніше, ніж вона розрядиться повністю. Справа в тому, що при виробництві нікель-кадмієвих акумуляторів використовуються так звані пресовані електроди. Це дуже зручно, так як «пресування» високотехнологічна і обходиться дешевше. Але саме її хімічний склад схильний до «ефекту пам’яті» – іншими словами, до появи в електрохімічному складі АКБ «зайвого» подвійного електричного шару у вигляді великих кристалів, що обумовлює зниження напруги.

Зарядний пристрій

Саме тому Ni-Cd елементи так «люблять» повний і глибокий розряд, після якого, «очистивши пам’ять», вони можуть довгий час працювати повноцінно.

Відновлення нікель-кадмиевого акумулятора

Серед любителів електроніки постійно ведуться суперечки і розмови про те, що робити, якщо Ni-Cd акумулятор вийшов з ладу, як відновити Ni і наскільки доцільно це робити взагалі. Звичайно, набагато простіше відразу придбати нову батарею. Але буває і так, що найближчим часом це зробити неможливо: заміни просто не виявилося під рукою, а найближчий магазин знаходиться далеченько. Тому тим, хто постійно працює, наприклад, з електричними інструментами, час від часу доводиться займатися відновленням нікель-кадмієвих акумуляторів дуже цікавими способами. Як зробити ремонт акумулятора шуруповерта, наприклад?

відновлення водою

Можна спробувати провести відновлення працездатності Ni-Cd акумуляторів за допомогою звичайнісінького електроліту у вигляді дистильованої води.

Для цього знадобиться кілька нехитрих інструментів і пристосувань:

  • паяльна кислота;
  • одноразовий шприц;
    паяльник;
  • трохи дистильованої води.

Зазвичай акумуляторний блок, що знаходиться всередині дрилі або шуруповерта, виглядає як зв’язка з декількох металевих «банок», обгорнутих цупким папером. Для того щоб зрозуміти, яка «банку» в зв’язці найслабша, потрібно спочатку виміряти напругу на полюсах кожного елемента. Як перевірити напругу? Дуже просто, за допомогою мультиметра або тестера. Найчастіше, показник напруги у найслабших «банок» близький або дорівнює нулю.

Для того щоб почати процес відновлення, потрібно просвердлити в батарейці невеликий отвір, попередньо звільнивши її від паперу або етикетки. Зробити це можна за допомогою шуруповерта, використовуючи гострий саморіз №16. Важливо подбати про те, щоб не пошкодити нутро акумулятора, а просвердлити тільки його зовнішню оболонку.

будова батарейки

В даному випадку варто відзначити ще одну незаперечну перевагу: в таких батареях, внаслідок їх конструкції, підвищеною герметичності і особливості протікають хімічних реакцій, не відбувається мимовільного загоряння. Тому аматорські методи повернення нікель-кадмієвих елементів до життя є безпечними, на відміну від проведення подібного роду маніпуляцій з сучасними літієвими батареями, схильними до вибухів і здуття.

В одноразовий шприц набирається 1 мл дистильованої води, і АКБ поступово заповнюється нею. При цьому важливо не поспішати, стежити за тим, щоб вода поступово проникала всередину батареї. Дистильована вода потрібна для повернення і створення необхідної щільності електроліту всередині АКБ. Після того як вода буде залита, отвір закривається паяльною кислотою, яка береться на сірник, і запаюється добре розігрітим паяльником.

Ссылка на основную публикацию