Una batería de cadmio es una fuente popular de energía que se utiliza para completar electrodomésticos. Se clasifican como tipos alcalinos. Están equipados con aquellas unidades y dispositivos, que no pueden incluir otros modelos.

Los terminales de corriente negativa y positiva se introducen en la composición de las baterías de níquel-cadmio, para cuya separación se utiliza un separador. El interior está lleno de una composición electrolítica alcalina. El estuche para baterías de níquel-cadmio está hecho de un metal especial, sellado herméticamente.

Para asegurar mejor contacto, para la preparación de electrodos, se utiliza papel de aluminio, que se distingue por un pequeño espesor. Para diseñar un separador, que se concentra entre los terminales en baterías de níquel-cadmio, se utilizan materias primas tejidas. Después de todo, no interactúa con un electrolito alcalino.

El boro se utiliza para conectar la batería a otras fuentes de energía de níquel-cadmio. La composición del dispositivo de batería de níquel-cadmio incluye juntas soldadas, que proporcionan una conexión estrecha.

Ventajas de la fuente de alimentación de níquel cadmio

• El número de ciclos de descarga y carga llega a 1.000 o más.
• El período de almacenamiento de tales dispositivos es largo. Al mismo tiempo, el grado de carga de la unidad no afecta este indicador.
• La tecnología para cargar baterías de níquel-cadmio es relativamente simple. También puede ser implementado por automovilistas novatos.
• Es posible operar tales fuentes de energía en invierno, en condiciones difíciles.
• La capacidad no disminuye incluso a temperaturas bajo cero.

Lados negativos

• Los aparatos tienen tal propiedad como "el efecto de la memoria". Para eliminarlo, es necesario tomar ciertas medidas.
• Se aumenta el nivel de autodescarga.
• Si comparamos las baterías de cd con otras fuentes de energía, podemos distinguir su baja densidad energética.
• Para la preparación se utilizaron componentes tóxicos. Por lo tanto, algunos estados no usan tales baterías, no las fabrican.
• Para la disposición de tales unidades, se utilizan equipos apropiados. En nuestro país se están preparando instalaciones para el reciclaje y procesamiento de unidades de níquel-cadmio.

Carga, descarga de baterías de níquel-cadmio

Proceso de alta

Los parámetros de descarga de la fuente de alimentación dependen en gran medida de las características de diseño, las características de los electrodos y los cables de corriente. También predeterminan la magnitud del voltaje y resistencia interna.

Los parámetros de bits dependen de:

• Características y estructuras del separador.
• Calidad de construcción.
• La cantidad de composición electrolítica con la que se llena el cuerpo.
• Otro.

Con una descarga prolongada de una fuente nicd, los expertos recomiendan usar baterías de disco, que se complementan con cables prensados ​​​​de gran tamaño. Por lo tanto, con un pequeño aumento en la corriente, la capacitancia de descarga, así como el voltaje, disminuyen. Para optimizar este indicador, se reduce el grosor de los cables, se aumenta el número.

El valor máximo de capacitancia se observa a temperatura ambiente. Un nuevo aumento de la temperatura no afecta a este parámetro. La temperatura negativa provoca una disminución en el voltaje de descarga, un aumento en la corriente de descarga.

El uso de destornilladores, que están equipados con fuentes de energía de níquel-cadmio, requiere precaución en invierno.

Proceso de carga

En el proceso de carga de baterías ni cd, es necesario introducir restricciones de carga. De hecho, en el proceso de recarga dentro de la caja, la presión aumenta, se produce oxígeno y el coeficiente de aplicación actual disminuye.

¿Cómo cargar la batería ni cd? Para restaurar completamente la carga, se debe informar una capacidad de 150-160 por ciento. Rango de temperatura - 0-+35 grados. Si no tiene en cuenta el rango de temperatura, la presión aumentará. A través de la válvula de emergencia se liberará mezcla de oxigeno. Por lo tanto, es importante determinar de antemano cómo cargar correctamente la batería.

Una batería de níquel-cadmio descargada se carga en varios modos. El tiempo de carga depende del modo seleccionado.

1. Una corriente de 0,2 de la capacidad total durante 7 horas.
2. Una corriente de 0,3 de la capacidad total no es más de 4 horas.

Al cargar la unidad en modo acelerado (con una corriente de 0,4 de la capacidad disponible), se prohíbe la sobrecarga, ya que esto provocará una disminución de la capacidad. Puede configurar cuánto se carga la fuente de alimentación utilizando los dispositivos apropiados. Cuando se trabaja con corrientes, se utiliza un amperímetro. Para determinar la cantidad de voltios, use un voltímetro o un multímetro.

Cargador para baterías de níquel-cadmio

Para cargar baterías de ni cd se utilizan cargadores reversibles y automáticos.

El cargador automático de ni cd es fácil de usar. Con él, puede recargar de 2 a 4 baterías para un destornillador u otros electrodomésticos. Después de colocar la batería en la memoria, se establece el modo, el número. Después de eso, la unidad se conecta a la red.

Los modelos automáticos están equipados con indicadores que determinan el estado de las fuentes de energía cargadas cuando se trabaja con corriente. Dichos dispositivos también son adecuados para descargar baterías ni cd.

Los cargadores de pulso tienen un diseño más complejo. Se pueden usar cuando se trabaja con una corriente significativa. Dado que están clasificados como unidades profesionales, antes de su uso, se estudia cómo cargar la fuente de alimentación, cómo configurar los parámetros requeridos.

Los modelos inversos (pulsos) son adecuados para el suministro cíclico de corriente de carga y descarga. Al descargar y cargar, los parámetros de corriente y voltaje están predeterminados.

Características de uso

La operación a largo plazo afecta el funcionamiento y el rendimiento de las baterías de cadmio-níquel. Lo siguiente conduce al deterioro del rendimiento y fallas:

• La superficie de trabajo de los cables conductores se reduce.
• La masa activa de los terminales conductores se reduce significativamente.
• La composición electrolítica alcalina cambia la composición, se redistribuye incorrectamente a lo largo de la fuente de alimentación.
• La fuga se produce a través de elementos conductores. Como resultado, la descarga de una fuente de energía cargada ocurre lo suficientemente rápido.
• El consumo de líquido, aumenta el oxígeno. Con una liberación excesiva de oxígeno, el proceso se vuelve irreversible.
• Los compuestos orgánicos comienzan a descomponerse.

Recuperación de baterías de níquel-cadmio

El procedimiento para restaurar las baterías de níquel-cadmio, que se utilizan para completar un destornillador, otra unidad portátil, lleva algún tiempo. Dado que el costo de tales baterías es alto, debe estudiar las características antes de implementarlas.

De hecho, restauramos la batería de níquel-cadmio de un destornillador con una corriente pulsada, que se suministra durante 2-4 segundos. El valor actual supera los parámetros de capacitancia en 10 o más veces.

Antes de restaurar la batería, se preparan ciertos elementos y herramientas:

1. Fuente de alimentación eficiente con fuertes indicadores de corriente. Una batería de coche se utiliza como batería.
2. Abrazaderas.
3. Alambres.
4. Un multímetro que controla el voltaje.
5. Artículos de protección.

El procedimiento de recuperación incluye ciertas actividades:

• La unidad de herramienta portátil o la batería individual tiene un contacto positivo y negativo.
• Usando clips o pinzas de cocodrilo, así como piezas de alambre, se unen las desventajas.
• El otro extremo del cable se presiona contra el contacto positivo. La duración del contacto del cable es de 1-2 segundos (se puede aumentar hasta 3 segundos). Tales acciones toman un poco de tiempo. Al contacto, asegúrese de que los cables no se peguen al bloque, batería.

Después de un ciclo, el nivel de voltaje se mide con un multímetro. Tan pronto como se restablece el voltaje, proceden a un conjunto de capacitancia. Para restaurar y reparar la fuente de alimentación, se realizan de 2 a 4 ciclos.

Esta técnica trae el efecto esperado solo en término corto. Esto se debe a que la composición electrolítica cambia y su volumen también cambia. Como resultado, las baterías no se pueden utilizar como fuentes durante mucho tiempo.

Metodología modernizada

Para restaurar el níquel con tus propias manos. baterías de cadmio, así como para asegurar su funcionamiento a largo plazo, se realizan las siguientes actuaciones:

• Todas las baterías se revisan cuidadosamente, se mide el voltaje. Se retiran aquellos elementos en los que el voltaje es cercano a cero.
• Se preparan agujeros en el cuerpo con la ayuda de una herramienta adecuada para verter 1 cm3 de agua destilada.
• Las fuentes de alimentos se asientan durante un breve período de tiempo, después del cual se volver a comprobar Voltaje.
• Si se restaura el rendimiento de la batería, los orificios formados se tratan con sellador, soldadura.
• El bloque se completa con baterías, se carga repetidamente. La herramienta portátil está lista para usar tan pronto como el indicador del cargador cambie de color. Para estos fines, vale la pena usar cargadores de pulso, que se distinguen por su amplia funcionalidad y equipos de alta calidad.
• A tensión cero, se vuelve a introducir agua destilada en la batería.
• El procedimiento se repite hasta que se logra un resultado positivo.

Funciones de almacenamiento

Para las baterías de cadmio, las reglas de operación han sido preparadas por especialistas. Las instrucciones describen cómo almacenar las fuentes de alimentación. Se han identificado varias reglas básicas.

Puede almacenar fuentes de ni cd solo cuando estén completamente descargadas. Para estos fines, utilice cargadores que estén equipados con la función adecuada. Para el vaciado también se utilizan lámparas incandescentes con el número adecuado de amperios.

Las baterías que se preparan correctamente se pueden almacenar durante mucho tiempo. Los cambios de temperatura no afectan la condición y el rendimiento.

Las habitaciones se utilizan para almacenar baterías de níquel-cadmio. Después de todo, las fluctuaciones de temperatura no provocan la descarga, el lanzamiento de procesos irreversibles.

Aunque las baterías de níquel-cadmio se almacenan durante mucho tiempo, en un determinado momento es necesario desecharlas. Para ello, póngase en contacto con la organización que realiza dichos procesos.

La eficiencia de las baterías de níquel-cadmio es difícil de sobrestimar. Completan las herramientas portátiles utilizadas en la vida y en la industria. Con una manipulación adecuada, el cumplimiento de las normas de seguridad y las condiciones de funcionamiento, el período de uso supera los cinco años.

Vídeo sobre las baterías de níquel cadmio

Todo sobre las baterías de níquel-cadmio: características, funcionamiento, pros y contras

Baterías de níquel-cadmio (Ni-Cd) en este momento todavía muy utilizado en economía nacional. Según su diseño, pertenecen al grupo de las pilas alcalinas. Estas baterías tienen demanda, a pesar de que su producción y uso está limitado por razones de seguridad. ambiente(El cadmio es tóxico). Pero es imposible abandonarlas por completo, ya que estas baterías se utilizan en dispositivos donde otras baterías no pueden funcionar. En particular, este es el funcionamiento con corrientes de descarga y carga. talla grande. Estos son dispositivos bastante fáciles de mantener con a largo plazo operación. Por tanto, merecen su consideración en un artículo aparte.

La primera batería de níquel-cadmio fue creada por Waldmar Jungner en 1899. Pero entonces la producción de estas pilas alcalinas era mucho más cara que la de otros tipos de pilas. Entonces, este invento fue olvidado por un tiempo. En 1932, se desarrolló un método para depositar un material activo sobre un electrodo de níquel poroso. Esto acercó el lanzamiento de las baterías industriales de Ni-Cd.

En 1947 se llevaron a cabo una serie de trabajos durante los cuales se recombinaron los gases liberados durante la carga sin su eliminación. Como resultado, nacieron las baterías selladas de Ni-Cd, que todavía se usan en la actualidad. Los fabricantes de baterías de níquel-cadmio incluyen: grandes compañias como Baterías GP, Samsung, Warta, GAZ, Konnoc, Advanced Battery Factory, Panasonic, Metabo, Ansmann y otros.

A pesar de haber sido ampliamente utilizadas en la economía nacional durante las últimas décadas, las baterías de níquel-cadmio están reduciendo gradualmente su alcance. Están siendo reemplazadas gradualmente por baterías de litio e hidruro metálico de níquel.

En particular, las baterías de Ni-Cd están dando paso a la tecnología portátil. La razón de esto es el peligro del cadmio para los humanos y el medio ambiente. La eliminación de estas baterías requiere un equipo especializado para atrapar cadmio. para el automóvil se lleva a cabo más fácil, más rápido y mejor trabajado. Pero todavía hay bastantes áreas donde las baterías de níquel-cadmio son indispensables.

El uso de baterías de níquel-cadmio (Ni-Cd)

Las baterías de níquel-cadmio de pequeñas dimensiones se utilizan en dispositivos tecnicos que requieren para su trabajo alta corriente. Bajo tales condiciones, las baterías de Ni-Cd dan potencia estable y no se sobrecalientan a diferencia de otros tipos de baterías. Las baterías de níquel-cadmio son muy utilizadas en trolebuses, tranvías, como baterías de tracción en coches eléctricos, existen baterías industriales de Ni-Cd. Además, son muy utilizados en el transporte marítimo y fluvial.

Las baterías de Ni-Cd se pueden encontrar en helicópteros y aviones como baterías de a bordo, en herramientas portátiles (destornillador, perforadora, etc.). Sin embargo, las baterías de litio se encuentran cada vez más en las herramientas. Las baterías de níquel-cadmio aún no pueden ser reemplazadas en aquellos dispositivos portátiles que tienen un consumo Alto Voltaje. Aunque en algunos dispositivos se reemplazan con éxito, que no contienen cadmio dañino.

Las baterías de Ni-Cd en forma de disco han encontrado una amplia aplicación. Esta variante fue ampliamente utilizada como batería para alimentar la memoria no volátil en las primeras computadoras personales. Estaban soldados en la placa base. Posteriormente, fueron reemplazadas por baterías de litio. Las baterías de disco también se utilizaron ampliamente en cámaras, flashes, calculadoras, linternas, radios, audífonos, etc.

Las baterías de Ni-Cd se pueden almacenar durante mucho tiempo, son fáciles de mantener, no son sensibles a las bajas temperaturas, tienen baja resistencia interna y baja gravedad específica. Todo esto supera momento negativo asociado con la presencia de cadmio tóxico en ellos. Las baterías de níquel-cadmio continúan dominando el uso de la aviación, equipamiento militar, dispositivos móviles de comunicación por radio. Además, puede leer el material sobre cómo se reducen las Ni─Cd.

Baterías de níquel-cadmio del dispositivo (Ni-Cd)

Construcción de baterías Ni-Cd

Estructuralmente, una batería de níquel-cadmio es un electrodo positivo y negativo separados por un separador. Se sumergen en un electrolito alcalino y todo esto se encierra en una caja metálica sellada. El electrodo positivo contiene NiOOH (óxido de níquel-hidróxido). La composición del negativo contiene cadmio (Cd) en el compuesto. El electrolito es KOH (hidróxido de potasio). Es un álcali fuerte, inodoro. Las ventajas de KOH son que la sustancia no es explosiva ni inflamable. La fracción de masa de KOH en el electrolito según GOST R 50711-94 debe ser al menos 85 por ciento en forma sólida y al menos 45 por ciento en forma líquida.

Para aumentar el área de superficie de los electrodos, se fabrican a partir de una lámina delgada. El separador entre los electrodos está hecho de material no tejido que no interactúa con los álcalis. El electrolito en sí no se consume durante la reacción.

Una elemento de níquel cadmio produce un voltaje de aproximadamente 1 voltio. Por lo tanto, se combinan en baterías con una densidad de energía de aproximadamente 60 Wh por kilogramo.

En la siguiente imagen puedes ver los elementos principales de la batería alcalina de níquel-cadmio de la serie KL.

Born o salida de corriente está diseñado para quitar la corriente de la batería y actúa como un terminal para conectar las baterías. A través del tapón se llena el electrolito, así como la salida del gas formado durante el proceso de carga. La conexión de los electrodos junto con las regletas de contacto asegura la extracción y alimentación de los electrodos al quemador. Las tiras de contacto están soldadas a los electrodos.

El electrodo es una lámina dispuesta horizontalmente. Contienen el principio activo en una banda de acero perforada. La nervadura da la rigidez del electrodo y asegura el flujo de corriente a la tira de contacto. electrodos diferente polaridad separados por un marco separador, que no interfiere con la libre circulación del electrolito.

Reacciones que tienen lugar en los electrodos de la batería Ni-Cd

Procesos en el electrodo positivo

Las principales reacciones electroquímicas que ocurren en el electrodo positivo de una batería de níquel-cadmio se pueden describir mediante las siguientes fórmulas:

En proceso de carga

Ni(OH) 2 + OH - ⇒ NiOOH + H 2 O + e -

Durante el alta

NiOOH + H 2 O + e - ⇒ Ni(OH) 2 + OH -

El hidróxido de óxido de níquel (NiOOH) en el electrodo positivo puede estar en dos versiones:

• α-Ni(OH)2;
• β-Ni(OH)2.

Estas formas difieren en su densidad e hidratación. Si la batería está muerta, entonces ambas formas de hidróxido de níquel están presentes en el electrodo positivo. Cuando se carga una batería de Ni-Cd, la forma β-Ni(OH) 2 se convierte en β-NiOOH. En este caso, la red cristalina de la sustancia cambia algo. En la etapa final de carga, se forma γ-NiOOH. El número de fases β y γ del hidróxido de níquel dependerá de las condiciones de carga específicas.

La fase γ se forma intensamente en alta velocidad carga o sobrecarga. Como resultado de la formación de γ-NiOOH, se produce un reordenamiento fundamental de la estructura del óxido. A modo de comparación, la densidad de la fase β es 4,15 y la densidad de la fase γ es 3,85 g/cm 3 . Por esta razón, cuando se recarga la batería de Ni-Cd, el volumen de la masa activa del electrodo positivo cambia. Las propiedades electroquímicas de β y γ también son diferentes. Para la forma γ-NiOOH, la carga pasa de manera menos eficiente y el factor de utilización actual en este caso es menor que la forma β. La forma γ también tiene un potencial de descarga más bajo y una autodescarga dos veces menor que para β.

Procesos en el electrodo negativo

Las siguientes reacciones tienen lugar en el electrodo negativo de una batería de níquel-cadmio:

al cargar

Cd(OH) 2 + 2e − ⇒ Cd + 2OH −

al descargar

Cd + 2OH - ⇒ Cd(OH) 2 + 2e -

La capacidad del electrodo de cadmio en las baterías de níquel-cadmio supera la capacidad del electrodo positivo en un 20-70 por ciento. Por esta razón, se cree que el potencial del electrodo negativo durante la carga-descarga permanece sin cambios.

Características de las baterías de níquel-cadmio (Ni-Cd)

Tensión nominal de níquel-cadmio baterías selladas es de 1,2 voltios. Una carga con una corriente de 1/10 de la capacidad se produce en 16 horas. La capacidad de una batería de Ni-Cd se mide descargando con una corriente de 2/10 de la capacidad nominal a un voltaje de un voltio.

En la imagen a continuación, puede ver las características de descarga de las baterías de níquel-cadmio en varios modos de descarga.

En los gráficos a continuación, puede ver la dependencia de la capacidad de descarga en la corriente de carga y la temperatura.

La autodescarga de las baterías de níquel-cadmio depende principalmente de la inestabilidad termodinámica del electrodo de óxido de níquel-hidróxido. La influencia de la corriente de fuga entre los electrodos en la autodescarga es pequeña. Pero aumenta gradualmente con la duración de la batería. La disipación de calor en las baterías de Ni-Cd depende en gran medida del grado de carga. Una vez que la batería ha ganado el 70 por ciento de su capacidad, se activa el proceso de evolución de oxígeno. Como resultado, debido a la ionización del oxígeno en los electrodos negativos, la batería se calienta. Al final de la carga, la temperatura de la batería de Ni-Cd aumenta entre 10 y 15 grados centígrados. Si la carga se lleva a cabo en modo acelerado, el aumento de temperatura puede ser de 40-45 grados centígrados.

Después de la desconexión de la carga, el potencial del electrodo positivo (óxido de níquel) disminuye y la carga de las capas profunda y superficial se iguala gradualmente. Después de un tiempo, la intensidad de la autodescarga disminuye. Para diferentes series de baterías de Ni-Cd, la autodescarga y la estabilización de la capacidad residual pueden variar significativamente. La autodescarga, además de reducir la capacidad, también conduce a una disminución del voltaje de 0,03 a 0,05 voltios. Este fenómeno se explica por la igualación gradual de la carga en la profundidad y en la superficie del electrodo. Además, tiene un efecto la pasivación parcial de la masa activa.

Almacenar baterías de níquel-cadmio (así como baterías de plomo-ácido) a baja temperatura reduce la autodescarga. A 20 grados centígrados, la autodescarga es el doble que a 0.

La siguiente imagen muestra un gráfico de la pérdida de capacidad de las baterías de NiCd a varias temperaturas.

Para compensar la autodescarga durante el almacenamiento de la batería, puede ponerla en una carga de baja corriente. Normalmente, el valor de la corriente de carga es 0,03-0,05 de la capacidad. Pero el valor específico lo negocia el fabricante de la batería. La capacidad de soportar una recarga prolongada es diferente para las baterías de níquel-cadmio varios diseños. Las baterías alcalinas de disco de níquel-cadmio, que tienen electrodos laminares de gran espesor, son las menos adecuadas para recargar. Pero también existen diseños que pueden soportar la recarga durante varios meses sin consecuencias.

En cuanto a la energía características Ni-Cd baterías, también difieren según los tipos de baterías.

Las baterías de disco de níquel-cadmio con 2 electrodos tienen unas características energéticas específicas de 15-18 Wh por kilogramo y 35-45 Wh por litro. La misma variedad, pero con 4 electrodos, tiene el doble de características energéticas específicas. Para baterías cilíndricas de Ni-Cd, estos valores son de 45 Wh por kilogramo y 130 Wh por litro.

¿Qué afecta la descarga de las baterías de Ni-Cd?

Las características de descarga de modelos específicos dependen de las siguientes características:

• espesor, estructura, resistencia interna de los electrodos;
• densidad de ensamblaje de grupos de electrodos;
• características del separador (espesor y estructura);
• volumen de electrolito;
• características de diseño específicas de la batería.

Las baterías de disco Ni-Cd con electrodos prensados ​​gruesos se utilizan en condiciones de descarga prolongada. En este caso, hay una disminución gradual de la capacitancia y el voltaje a 1,1 voltios. Cuando se descarga a 1 voltio, la capacidad permanece entre el 5 y el 10 por ciento del valor nominal. Tales baterías recargables demuestran una reducción significativa en el voltaje de descarga y la pérdida de capacidad de las baterías de Ni-Cd con un aumento en la corriente de descarga a un valor de 0,2*C. Esto se explica por el hecho de que la masa activa no tiene la capacidad de descargar uniformemente a diferentes profundidades de los electrodos.

Para las baterías que funcionan en el modo de descarga de intensidad media, los electrodos se hacen más delgados y su número aumenta a 4. Como resultado, la corriente de descarga aumenta a 0,6 de la capacidad.

También existen las llamadas baterías de descarga corta. Están equipados con electrodos cerámico-metal de baja resistencia interna. Estos modelos tienen el rendimiento energético más alto entre otros tipos de baterías de níquel-cadmio. Su voltaje durante la descarga se mantiene por encima de 1,2 voltios hasta agotar el 90 por ciento de la capacidad de la batería. Estas baterías se pueden utilizar cuando se descargan con corrientes altas (3÷5C).

Vale la pena señalar también las baterías cilíndricas con electrodos enrollados. Estas baterías modernas se puede descargar durante mucho tiempo con una corriente de 7-10C. En los gráficos de descarga presentados anteriormente, se puede ver que la temperatura del OC tiene un impacto significativo en las características de las baterías de níquel-cadmio. La batería tiene la capacidad más alta a 20 grados centígrados. Con el aumento de la temperatura, prácticamente no cambia. Pero cuando cae a 0 grados, la capacidad cae más rápido, cuanto mayor es el valor de la corriente de descarga. Esta disminución en la capacitancia está asociada con una disminución en el voltaje de descarga, que es causado por un aumento en la polarización y la resistencia óhmica. La resistencia aumenta debido al pequeño volumen de electrolito.

Entonces, la composición del álcali (electrolito) y su concentración afectan significativamente las características de la batería. De esto depende la temperatura de formación de sales, hidratos cristalinos, hielo y otros elementos.

Si el electrolito está congelado, generalmente se excluye la descarga. Bajo valor Temperatura de funcionamiento Las baterías de Ni-Cd en la mayoría de los casos son menos 20 grados centígrados. Para algunos tipos de baterías, la composición del electrolito se ajusta y el límite inferior del rango de temperatura se extiende a menos 40 grados centígrados.

¿Qué afecta la carga de las baterías de Ni-Cd?

Al cargar una batería sellada de níquel-cadmio, es importante limitar la sobrecarga. Al recargar, la presión dentro de la batería aumenta debido a la liberación de oxígeno. Entonces, la eficiencia del uso de la corriente disminuye a medida que se acerca a la carga número 100.

En la imagen a continuación, puede ver gráficos que caracterizan la dependencia de la capacidad durante la descarga de una batería cilíndrica.

Se permite la carga de baterías de Ni-Cd en rango de temperatura 0-40 grados Celsius. El intervalo recomendado es de 10-30 grados. El consumo de oxígeno en el electrodo de cadmio se ralentiza a medida que desciende la temperatura, lo que provoca un aumento de la presión. Si la temperatura es superior a la recomendada, el potencial aumenta y el oxígeno comienza a liberarse muy pronto en el electrodo positivo de óxido de níquel. A la misma temperatura, el oxígeno se libera de forma más activa cuanto mayor es la corriente de carga. Al mismo tiempo, la tasa de consumo de oxígeno permanece casi sin cambios. Para este valor, este valor depende del diseño de la batería, o mejor dicho, del transporte de oxígeno desde el electrodo de cadmio positivo al negativo. Esto se ve afectado por la densidad del diseño, el espesor, la estructura de los electrodos, así como el material del separador y el volumen del electrolito.

Cuanto menor sea el grosor de los electrodos y mayor sea la densidad de su disposición, más eficiente será el proceso de carga. Las baterías cilíndricas con electrodos enrollados son las más eficientes en este sentido. Para ellos, la eficiencia de carga casi no cambia cuando la corriente cambia de 0,1 a 1C. Los fabricantes llaman al modo de carga estándar, como resultado de lo cual una batería con un voltaje de 1 voltio se carga completamente en 16 horas con una corriente de 0,1 de la capacidad. Algunos modelos, cuando se cargan en este modo, requieren 14 horas. Los indicadores específicos ya dependen de las características de diseño y el volumen de la masa activa.

Todo lo anterior es cierto para una carga galvanostática. Esta es una carga a un valor constante de corriente. Pero la carga también se puede llevar a cabo con una disminución suave o escalonada de la intensidad de la corriente en la etapa final de la carga. Luego, en la etapa inicial, la corriente se puede establecer mucho más alta que el valor estándar de 0,1 de la capacidad. A menudo existe una necesidad real de aumentar la velocidad de carga. El problema se soluciona con el uso de baterías, cuyas características permiten recibir eficientemente una carga de alta densidad. La corriente se mantiene constante durante todo el proceso de carga. Asimismo, se están mejorando los sistemas de control que no permiten sobrecargar la batería.

Las baterías cilíndricas de níquel-cadmio generalmente se cargan en los siguientes modos:

• 6─7 horas corriente 0,2 de la capacidad;
• 3─4 horas con una corriente de 0,3 de la capacidad.

Al acelerar, no se recomienda permitir una recarga de más del 120-140 por ciento. Entonces la capacidad se proporcionará no menos que el valor nominal. Los acumuladores de Ni-Cd para trabajar en los regímenes acelerados se cargan aún más rápido (alrededor de una hora). Sin embargo, en este último caso, se necesita control de voltaje y temperatura. De lo contrario, debido al rápido aumento de la presión, puede comenzar el proceso de degradación de la batería.

Una vez que se completa la carga en una batería sellada, todavía se libera oxígeno debido a la oxidación de los iones de hidróxido en el electrodo positivo. Debido al proceso de autodescarga, el potencial disminuye y el proceso de evolución del oxígeno disminuye gradualmente y se vuelve igual a su absorción en el electrodo de cadmio. Entonces la presión disminuye. Sobre eso, se desmonta en detalle en el enlace especificado.

Gracias a las mejoras en la fabricación, las baterías de Ni-Cd ahora se utilizan en la mayoría de los dispositivos electrónicos portátiles. Costo aceptable y el alto rendimiento hizo que el tipo de batería presentado fuera popular. Dichos dispositivos ahora se usan ampliamente en herramientas, cámaras, reproductores, etc. Para que la batería dure mucho tiempo, debe saber cómo cargar las baterías de Ni-Cd. Al adherirse a las reglas para operar dichos dispositivos, puede extender significativamente su vida útil.

Características principales

Para comprender cómo cargar baterías de Ni-Cd, debe familiarizarse con las características de dichos dispositivos. Fueron inventados por W. Jungner en 1899. Sin embargo, su producción era entonces demasiado costosa. La tecnología ha mejorado. Hoy en día, se venden baterías de tipo níquel-cadmio fáciles de usar y relativamente económicas.

Los dispositivos presentados requieren que la carga sea rápida y la descarga lenta. Además, el vaciado de la capacidad de la batería debe realizarse por completo. La recarga se realiza mediante corrientes pulsadas. Estos parámetros deben cumplirse durante toda la vida útil del dispositivo. Conociendo Ni-Cd, puede extender su vida útil por varios años. Al mismo tiempo, estas baterías funcionan incluso en los entornos más condiciones difíciles. Una característica de las baterías presentadas es el "efecto memoria". Si no descarga periódicamente la batería por completo, se formarán cristales grandes en las placas de sus celdas. Reducen la capacidad de la batería.

Ventajas

Para comprender cómo cargar correctamente las baterías de Ni-Cd de un destornillador, una cámara, una cámara y otros dispositivos portátiles, debe familiarizarse con la tecnología de este proceso. Es simple y no requiere conocimientos y habilidades especiales por parte del usuario. Incluso después de que la batería se haya almacenado durante mucho tiempo, se puede volver a cargar rápidamente. Esta es una de las ventajas de los dispositivos presentados, que los hace muy solicitados.

Las baterías de níquel-cadmio tienen un gran número de ciclos de carga y descarga. Según el fabricante y las condiciones de funcionamiento, esta cifra puede llegar a más de 1 mil ciclos. La ventaja de la batería de Ni-Cd es su resistencia y la capacidad de trabajar en condiciones de estrés. Incluso cuando se opera en frío, el equipo funcionará correctamente. Su capacidad en tales condiciones no cambia. En cualquier estado de carga, la batería se puede almacenar durante mucho tiempo. Su importante ventaja es su bajo costo.

Defectos

Una de las desventajas de los dispositivos presentados es el hecho de que el usuario necesariamente debe aprender, como cargar correctamente Baterías Ni-Cd. Las baterías presentadas, como se mencionó anteriormente, tienen un "efecto memoria". Por tanto, el usuario deberá llevar a cabo periódicamente medidas preventivas para eliminarlo.

La densidad de energía de las baterías presentadas será algo menor que la de otros tipos de fuentes de energía autónomas. Además, en la fabricación de estos dispositivos se utilizan materiales tóxicos que no son seguros para el medio ambiente y la salud humana. La eliminación de tales sustancias requiere costos adicionales. Por lo tanto, el uso de este tipo de baterías está restringido en algunos países.

Las baterías de Ni-Cd requieren un ciclo de carga después de largos períodos de almacenamiento. Esto se debe a la alta tasa de autodescarga. Esto también es un defecto de diseño. Sin embargo, sabiendo como cargar correctamente Las baterías de Ni-Cd, si se utilizan correctamente, pueden proporcionar a su equipo una fuente de alimentación autónoma durante muchos años.

Variedades de cargadores.

Para cargar correctamente una batería de tipo níquel-cadmio, debe usar un equipo especial. La mayoría de las veces viene con una batería. Si por alguna razón no hay cargador, puede comprarlo por separado. A la venta hoy en día hay variedades de impulso automático e inverso. Usando el primer tipo de dispositivos, el usuario no necesita saber que voltaje cargar Baterías Ni-Cd. El proceso se lleva a cabo en modo automatico. Al mismo tiempo, puede cargar o descargar hasta 4 baterías al mismo tiempo.

Usando un interruptor especial, el dispositivo se configura en modo de descarga. En este caso, el indicador de color se iluminará en amarillo. Cuando se completa este procedimiento, el dispositivo cambia automáticamente al modo de carga. El indicador rojo se encenderá. Cuando la batería alcance la capacidad requerida, el dispositivo dejará de suministrar corriente a la batería. En este caso, el indicador se volverá verde. Los reversibles pertenecen al grupo de equipamiento profesional. Son capaces de realizar varios ciclos de carga y descarga con diferentes duraciones.

Cargadores especiales y universales

Muchos usuarios están interesados ​​en la cuestión de como cargar la bateria de un destornillador tipo Ni-Cd. En este caso, no ajuste normal un dispositivo diseñado para baterías de dedo. Un cargador especial se suele suministrar con un destornillador. Debe usarse cuando se realiza el mantenimiento de la batería. Si no hay cargador, debe comprar equipo para baterías del tipo presentado. En este caso, será posible cargar solo la batería del destornillador. Si hay diferentes tipos de baterías en funcionamiento, vale la pena comprarlas equipos universales. Permitirá dar servicio a fuentes de energía autónomas para casi todos los dispositivos (cámaras, destornilladores e incluso baterías). Por ejemplo, puede cargar baterías iMAX B6 Ni-Cd. Este es un dispositivo simple y útil en el hogar.

Descarga de una batería prensada

Un diseño especial se caracteriza por extrusión Ni- y la descarga de los dispositivos presentados depende de su resistencia interna. Este indicador se ve afectado por algunos caracteristicas de diseño. Para el funcionamiento a largo plazo del equipo, se utilizan baterías tipo disco. Tienen electrodos planos de suficiente espesor. Durante la descarga, su voltaje cae lentamente a 1,1 V. Esto se puede verificar trazando la curva.

Si la batería continúa descargándose a 1 V, su capacidad de descarga será del 5 al 10 % del valor original. Si la corriente aumenta a 0,2 C, el voltaje se reduce significativamente. Esto también se aplica a la capacidad de la batería. Esto se debe a la imposibilidad de descargar la masa uniformemente sobre toda la superficie del electrodo. Por lo tanto, hoy su espesor se reduce. Al mismo tiempo, hay 4 electrodos en el diseño de la batería de disco. En este caso, se pueden descargar con una corriente de 0,6 C.

baterías cilíndricas

Hoy en día, las baterías con electrodos cermet son ampliamente utilizadas. Tienen baja resistencia y proporcionan un alto rendimiento energético del dispositivo. Voltaje cargado Una batería de Ni-Cd de este tipo se mantiene a 1,2 V hasta que se pierde el 90% de la capacidad especificada. Alrededor del 3% se pierde durante la descarga posterior de 1,1 a 1 V. El tipo de batería presentado se puede descargar con una corriente de 3-5 C.

Los electrodos tipo rollo se instalan en acumuladores cilíndricos. Se pueden descargar con más de altos índices, que está en el nivel de 7-10 C. El indicador de capacidad será máximo a una temperatura de +20 ºС. A medida que aumenta, este valor cambia de manera insignificante. Si la temperatura desciende a 0 ºС o menos, la capacidad de descarga disminuye en proporción directa al aumento de la corriente de descarga. Cómo cargar Ni- Baterías de CD, variedades que están a la venta, es necesario examinar detalladamente.

Reglas generales de carga

Al cargar una batería de níquel-cadmio, es extremadamente importante limitar el exceso de corriente que se suministra a los electrodos. Esto es necesario debido a la acumulación dentro del dispositivo durante este proceso de presión. Al cargar, se liberará oxígeno. Esto afecta el factor de utilización actual, que disminuirá. Hay ciertos requisitos que explican cómo cargar Ni- baterías de discos compactos. Parámetros proceso es tenido en cuenta por los fabricantes de equipos especiales. Los cargadores en el curso de su trabajo reportan a la batería el 160% del valor de la capacidad nominal. El rango de temperatura durante todo el proceso debe permanecer dentro del rango de 0 a +40 ºС.

Modo de carga estándar

Los fabricantes deben indicar en las instrucciones, cuanto cobrar Ni-Cd-batería y qué corriente se debe hacer. Muy a menudo, el modo de ejecución de este proceso es estándar para la mayoría de los tipos de baterías. Si la batería tiene un voltaje de 1 V, debe cargarse dentro de las 14-16 horas. En este caso, la corriente debe ser de 0,1 C.

En algunos casos, las características del proceso pueden diferir ligeramente. Esto está influenciado por las características de diseño del dispositivo, así como por el aumento de la colocación de la masa activa. Esto es necesario para aumentar la capacidad de la batería.

El usuario también puede estar interesado como cargar la bateria Ni-Cd. En este caso, hay dos opciones. En el primer caso, la corriente será constante durante todo el proceso. La segunda opción te permite cargar la batería durante mucho tiempo sin riesgo de dañarla. El esquema implica el uso de una disminución gradual o suave de la corriente. En la primera etapa, superará significativamente 0,1 C.

Carga rápida

Hay otras formas que aceptan Ni- baterías de discos compactos. Cómo cargar bateria de este tipo en modo rapido? Aquí hay todo un sistema. Los fabricantes aumentan la velocidad de este proceso mediante el lanzamiento de dispositivos especiales. Se pueden cobrar a altas tasas actuales. En este caso, el dispositivo tiene un sistema de control especial. Evita una fuerte sobrecarga de la batería. Tanto la propia batería como su cargador pueden tener dicho sistema.

Las variedades cilíndricas de dispositivos se cargan con una corriente de tipo constante, cuyo valor es de 0,2 C. El proceso durará solo de 6 a 7 horas. En algunos casos, se permite cargar la batería con una corriente de 0,3 C durante 3-4 horas. En este caso, el control del proceso es fundamental. Con un procedimiento acelerado, la tasa de recarga no debe ser superior al 120-140% de la capacidad. Incluso hay baterías que se pueden cargar completamente en solo 1 hora.

dejar de cargar

Al aprender a cargar baterías de Ni-Cd, debe considerar completar el proceso. Después de que la corriente deja de fluir hacia los electrodos, la presión dentro de la batería sigue aumentando. Este proceso ocurre debido a la oxidación de los iones de hidróxido en los electrodos.

Durante algún tiempo hay una ecuación gradual de la tasa de evolución y absorción de oxígeno en ambos electrodos. Esto conduce a una disminución gradual de la presión dentro del acumulador. Si la recarga fue significativa, este proceso será más lento.

Configuración de modo

A cargar correctamente batería de Ni-Cd, debe conocer las reglas para configurar el equipo (si las proporciona el fabricante). La capacidad nominal de la batería debe tener una corriente de carga de hasta 2 C. Es necesario seleccionar el tipo de pulso. Puede ser Normal, Re-Flex o Flex. El umbral de sensibilidad (caída de presión) debe ser de 7-10 mV. También se le llama Pico Delta. Es mejor establecerlo en el nivel mínimo. La corriente de la bomba debe configurarse en el rango de 50-100 mAh. Para poder utilizar completamente la potencia de la batería, debe cargarla con una gran corriente. Si se requiere su máxima potencia, la batería se carga con una pequeña corriente en modo normal. Habiendo considerado cómo cargar las baterías de Ni-Cd, cada usuario podrá realizar este proceso correctamente.

A pesar de que se prohibió la producción de baterías de níquel-cadmio en la UE desde este año, estos trabajadores incansables todavía se utilizan en muchos dispositivos autónomos económicos y potentes (destornilladores, máquinas de afeitar eléctricas, linternas).

Incluso si el manual de instrucciones no dice nada sobre el tipo de batería del dispositivo, es bastante simple determinar que es la batería de níquel-cadmio la que sirve como fuente de corriente; la mayoría de las veces, el tiempo de carga se indica en el rango de 5-12 horas y hay una indicación de la necesidad de apagar el cargador solo después del tiempo de carga.

Para baterías de níquel-cadmio, rápido carga de pulso que lento corriente continua. Estas baterías pueden entregar una gran cantidad de energía, lo que las convierte en la elección para aplicaciones independientes de alta potencia. Las baterías de níquel-cadmio son el único tipo de batería que puede soportar una descarga completa bajo una carga pesada sin ninguna consecuencia. Otros tipos de baterías requieren una descarga incompleta con cargas de energía relativamente bajas.

A las baterías de níquel-cadmio no les gusta la carga a largo plazo con cargas ligeras ocasionales. Para ellos es necesaria una descarga completa periódica, como lo es el aire para una persona: en ausencia de una descarga completa, se forman grandes cristales metálicos en los electrodos (lo que conduce a la manifestación del llamado "efecto memoria"): la batería pierde abruptamente su capacidad. Para una operación prolongada y eficiente de las baterías de NiCd, se requieren ciclos de mantenimiento de la batería (una descarga completa seguida de una carga completa, según la mayoría de las recomendaciones) una vez al mes, al menos una vez cada 2 o 3 meses.

Las baterías de níquel-cadmio son las más "resistentes" de las baterías masivas modernas: ni siquiera requieren un sistema para monitorear los parámetros de la batería, lo que determina su uso en dispositivos económicos y potentes.

La carga con corrientes bajas en 5-12 horas le permite prescindir de cualquier precaución en forma de sistemas de control de carga y descarga. Al recargar, la batería simplemente perderá capacidad lentamente (para deleite del fabricante). Tenga esto en cuenta cuando utilice cargadores "bad-boy" (cargadores sin un mecanismo de control de carga automático). Por lo tanto, es mejor cargar una batería completamente descargada y observar estrictamente el tiempo de carga, lo que mantendrá la capacidad de la batería de NiCd durante mucho tiempo.

Cuando se utiliza la carga "rápida" (con un tiempo de carga de menos de 5 horas), es conveniente tener un cargador con sensor de temperatura, ya que la temperatura de la batería sube durante la carga, la capacidad aumenta junto con la temperatura, ya que la aumenta la capacidad, el cargador puede recargar la batería nivel requerido, lo que conduce a un aumento aún mayor de la temperatura (el fenómeno de "fuga térmica" de la batería) y, como mínimo, a un deterioro de los parámetros de la batería. Una situación similar existe cuando se carga la batería a bajas temperaturas. Sensor de temperatura le permite cambiar los parámetros de carga dependiendo de la temperatura de la batería, así como desconectar la batería de la carga cuando la tasa de aumento de la temperatura supera 1 grado Celsius por minuto o cuando la temperatura de la batería alcanza los 60 grados Celsius, lo que evita las trágicas consecuencias de la fuga térmica .

Como ilustración de la necesidad de un sensor de temperatura en un cargador, puedo dar un ejemplo de una carga de dos años de una batería de níquel-cadmio para un destornillador profesional en un cargador sin sensor de temperatura (en la foto, esto es el propio cargador), que le permite cargar la batería a un ritmo acelerado, en una hora. En ese momento, la temperatura en el apartamento era de unos 30 ° C, el cargador debería cargar automáticamente la batería hasta alcanzar el voltaje objetivo y apagarse automáticamente, lo cual se decía en inglés en blanco en las instrucciones en la sección de seguridad. Por la mañana, la primera batería del conjunto se cargó sin excesos: después de 50 minutos, el cargador se apagó, hacia la noche, la segunda batería dio una sorpresa al cargar: debido a la falta de un sensor de temperatura en el cargador, la batería entró en el modo de aceleración térmica. Dado que la carga se aceleró, el problema se notó tarde, cuando la batería se convirtió en humo y comenzó a rociar electrolito caliente. El cargador, que rápidamente se desconectó de la red, se salvó. La batería resopló en agonía durante mucho tiempo, tratando de causar el mayor daño posible al partir hacia otro mundo, pero falló y el daño se limitó al costo de la batería en sí: 15 USD. Desde entonces, el cargador está conectado a la red a través de un temporizador.

A pesar de sus deficiencias, las baterías de níquel-cadmio todavía existen entre nosotros. Espero que algo de la teoría y la experiencia práctica presentada en el artículo le permita al lector aprovechar al máximo la batería de níquel-cadmio de su dispositivo de la que es capaz.

Batería de níquel-cadmio(NK) es uno de los tipos más antiguos y mejor estudiados fuentes químicas Actual. El sistema químico de níquel-cadmio fue propuesto en 1899 por Waldemar Junger, que históricamente coloca a NC en el segundo lugar después de las baterías de plomo-ácido. Después de un tiempo relativamente corto, las baterías NK comenzaron a usarse activamente en varias áreas de la industria, y después de la invención de un método para fabricar baterías selladas de níquel-cadmio (NKG), siguió una fuerte mejora en el rendimiento, que amplió aún más el alcance. de NKG.

Es por esta razón que JSC NIAI Istochnik se especializa en la producción de baterías NKG con las más altas características de consumo:

• Sin necesidad de mantenimiento
• Sin liberación de gas y electrolitos
• Capacidad para trabajar en cualquier posición.
• Resistente a lo pesado condiciones climáticas
• Fuerza mecánica y resistencia a la sobrecarga
• Larga vida útil (hasta 7 años)
• Alta retención de carga y estabilidad de alto rendimiento.

La batería de níquel-cadmio consta de dos electrodos de trabajo. En estado descargado, el electrodo positivo contiene hidrato de óxido de níquel y el electrodo negativo contiene hidróxido de cadmio. Los electrodos y el separador tienen una porosidad suficientemente grande y están impregnados con una solución acuosa de álcali.

La reacción principal que ocurre en la batería se describe mediante la ecuación:

2 Ni (OH) 2 + Cd (OH) 2 2NiOOH+Cd+H2O

Durante la carga, se libera agua de la masa activa de los electrodos al electrolito, lo que diluye el electrolito y aumenta su volumen. Durante la descarga, ocurre el proceso inverso.

Al final de la carga en el electrodo positivo, se produce una reacción secundaria de evolución de oxígeno:

4 OH - O 2 + 2 H 2 O + 4e

El oxígeno liberado en el electrodo positivo se ioniza en el electrodo negativo.

El diseño de baterías y acumuladores (AB)

electrodos. Las baterías de níquel-cadmio prismáticas selladas utilizan electrodos sinterizados (metal-cerámica), que consisten en un sustrato hecho de una rejilla de níquel extensible, sobre el cual se deposita una capa de níquel altamente porosa. La capa porosa se llena de masa activa mediante impregnación química. Recientemente, la espuma de níquel, obtenida mediante niquelado de espuma de poliuretano con posterior recocido en un entorno reductor, se ha utilizado como base para electrodos. Una masa de electrodo activo se unta en espuma de níquel.

Baterías. Las baterías selladas se producen en cajas de metal. El sellado de los taladros de los acumuladores prismáticos se realiza, por regla general, con la ayuda de anillos de goma. Como separadores, se utilizan telas y materiales no tejidos (fieltros, fieltros) hechos de cloruro de polivinilo, polipropileno, poliamida, nailon y otros materiales. Se pueden combinar varias capas de separadores de diferentes materiales.

En baterías selladas, la capacidad del electrodo negativo debe ser mayor que la capacidad del positivo. La relación de capacidad determinada experimentalmente debe ser de al menos 1,2. Esta relación evita la evolución de hidrógeno en el electrodo negativo.

Una solución de KOH al 20-40% con la adición de LiOH se usa como electrolito. La composición específica del electrolito se selecciona en función de la temperatura de funcionamiento. Si las baterías están diseñadas para funcionar a temperaturas negativas, la concentración de KOH aumenta y el contenido de LiOH se reduce a cero. Mejora en el rendimiento temperatura elevada logrado utilizando una solución de KOH al 20-30% con la adición de 15-50 G/l de LiOH. Para las baterías selladas, la elección correcta de la cantidad de electrolito es de gran importancia, que también está determinada por las condiciones de funcionamiento de la batería. Para absorber el oxígeno liberado durante la carga, es necesario que parte del espacio poroso del electrodo negativo y del separador esté libre de electrolito. Demasiado electrolito ralentiza la absorción de oxígeno y la batería puede deformarse durante la carga (cuando se carga por tiempo) o desconectarse prematuramente de la carga cuando se activa la alarma de presión. Con una cantidad insuficiente de electrolito, especialmente con corrientes de carga bajas y temperaturas ambiente elevadas, la batería puede entrar en el llamado "descontrol térmico", cuando, debido al aumento de la tasa de ionización del oxígeno, la batería comienza a calentarse, como resultado de lo cual el voltaje en él disminuye. Con una disminución aún mayor en la cantidad de electrolito, esto comienza a afectar las características de descarga de la batería. En varios tipos de baterías, la cantidad de electrolito varía de 2 a 4 cm 3 /Ah. Con un aumento en la concentración del electrolito, su densidad aumenta y el volumen disminuye.

Baterías. La fijación de las baterías en la batería debe garantizar que ninguna de ellas se mueva durante las sobrecargas mecánicas. La ubicación de las baterías selladas en el espacio es arbitraria, pero no se recomienda colocar la tapa hacia abajo, especialmente para baterías con válvula de emergencia, porque. al final de la carga, parte del electrolito del bloque de electrodos fluye hacia la tapa de la batería. Las conexiones entre elementos deben diseñarse para pérdidas de voltaje mínimas y no causar tensión mecánica en los conductores de corriente de las baterías. No se permite soldar directamente a la carcasa o a la tapa de la batería. En baterías de baterías selladas, se recomienda proporcionar conclusiones de cada batería, realizadas de acuerdo con un circuito de dos hilos, con la ayuda de los cuales se realizan descargas adicionales elemento por elemento y control sobre el voltaje de la batería. Si el control elemento por elemento causa dificultades, se permite controlar el voltaje en grupos de 2 a 5 baterías. El voltaje en cada grupo debe ser controlado dispositivo automático, que detiene la descarga cuando se alcanza el voltaje máximo permitido. El consumo del dispositivo para necesidades propias debe ser mínimo durante el funcionamiento e igual a cero cuando la batería se almacena como parte del producto. Los valores de configuración deben ser:

• para una batería - (0,5 ± 0,4) V,
• para dos baterías - (1,7 ± 0,3) V,
• para tres baterías - (2,8 ± 0,2) V,
• para cuatro baterías - (3,8 ± 0,2) V,
• para cinco baterías - (5,0 ± 0,2) V.

Si no hay más de cinco baterías en la batería, el control de voltaje se realiza en los terminales de la batería. Si la batería no está dividida en el mismo número de grupos, entonces es aceptable el control cruzado de varias baterías por dispositivos de desconexión vecinos.

Designación de acumuladores y baterías.

Las letras en el nombre de las baterías. NK indican un sistema electroquímico (níquel-cadmio). Carta GRAMO se relacionan con el diseño de las baterías - selladas. Después de las letras a través del guión, anote la capacidad nominal de la batería. Detrás del valor de la capacidad nominal, se colocan letras que indican el modo de descarga: A - corto (menos de 1 hora), DE - medio (2-8 horas), D - largo (10-20 horas). Carta PERO instalado en los casos en que el acumulador está equipado con un sensor de presión. Números antes designación de letra las baterías corresponden al número de baterías en la batería. En algunos casos, al final de la designación, se registra la versión climática y la categoría de ubicación.

Introducido desde 1993 GOST 26367.3-93 (CEI 622-88) para baterías de níquel-cadmio prismáticas selladas, que es una aplicación directa de la norma IEC pertinente, que prevé las siguientes designaciones de batería en escritura latina. Primera letra k se refiere al sistema electroquímico de níquel-cadmio. A continuación, se escribe una de las letras que indican la forma del cuerpo: DE - prismático (sellado), R - B - disco. A continuación, para baterías prismáticas selladas, se indica el tipo de placa positiva: R - laminar, S - sinterizado (cermet). Luego, para todo tipo de baterías, se registra el modo de descarga: L - largo, METRO - promedio, H - corto, X - ultracorto, después de lo cual se indica la capacidad nominal para baterías prismáticas, y el diámetro y la altura (a través de una fracción) para baterías de disco y cilíndricas. Para baterías de disco, las dimensiones se indican en décimas de milímetro. Al final de la designación, se registra la clase de resistencia a la temperatura. Clase I - temperatura de -30 a 50 ° C (sin designación); clase II - de -40 a 60 sobre C; clase III - de -60 a 60 o C.

La designación de la batería generalmente consiste en la designación de la batería precedida por un número que indica el número de baterías en la batería. Al final, en ocasiones se indica la versión climática de la batería (por ejemplo, 10NKG-8K-V1). En algunos casos, el fabricante asigna a la batería un índice condicional (por ejemplo, 11MO1).

Métodos de carga

Las baterías generalmente se cargan con corriente continua, mientras que las baterías reciben el 105-150% de la capacidad nominal. La corriente de carga suele ser de 0,1-0,3 Cn. Para baterías selladas, además de monitorear el tiempo de carga, también se utiliza el control del voltaje final de carga, presión interna (mediante alarmas de presión) y capacidad reportada (mediante medidores electrónicos de amperios-hora). En algunos casos se utilizan sensores de máxima tensión cuyo ajuste de funcionamiento depende de la temperatura y/o corriente de carga, o relés térmicos que dan una señal para apagar la carga cuando la temperatura sube a un valor predeterminado.

Aunque las baterías selladas son más caras que las abiertas y requieren un equipo de prueba y carga más sofisticado, su funcionamiento es menos costoso que las baterías abiertas porque las baterías selladas no requieren dispositivos de ventilación ni reposición periódica de electrolitos, lo que está asociado con el mantenimiento de personal adicional.

La eficiencia de carga depende de la temperatura y la corriente de carga. A medida que aumenta la corriente de carga, aumenta el voltaje de carga. Para baterías selladas, deben evitarse condiciones en las que la tensión de carga alcance valores de 1,6 V, porque. esto promueve la liberación de hidrógeno. Para baterías diseñadas para modos de descarga corta, con un aumento en la corriente de carga, la capacidad de descarga aumenta, y para baterías diseñadas para modos medios, pasa por un máximo. La carga óptima es a una temperatura de 15-25 con una corriente de 0,1-0,5 Cn. Con un aumento de la temperatura de carga y una disminución de la corriente de carga, la capacidad emitida durante la descarga disminuye y puede llegar hasta el 50-70% de la nominal. En el rango de temperatura de 15-25 ° C, es posible cargar baterías selladas a un voltaje constante de 1,45 - 1,50 V. A voltajes superiores a 1,5 V, no se recomienda cargar a un voltaje constante, porque. Las baterías pueden sobrecargarse como resultado del sobrecalentamiento. Sobrecargar las baterías cuando se cargan desde una fuente de voltaje constante es peligroso como resultado de un fenómeno llamado "fuga térmica". Su esencia radica en el hecho de que cuando las baterías están completamente cargadas, toda la corriente se gasta en la liberación de oxígeno en el electrodo positivo, la mayor parte del oxígeno, a su vez, se absorbe en el electrodo de cadmio, como resultado de lo cual casi toda la electricidad que pasa se convierte en calor y la batería se inicia rápidamente. A medida que aumenta la temperatura, el voltaje de las baterías disminuye, lo que provoca un aumento en la corriente de carga y un mayor calentamiento similar a una avalancha. Si a temperatura ambiente el "descontrol térmico" de las baterías abiertas comienza a voltajes cercanos a 1,7 V, luego de una sobrecarga prolongada, acompañada de sobrecalentamiento, el descontrol térmico puede comenzar a un voltaje de 1,3 V. Esto generalmente ocurre durante una carga prolongada a un voltaje constante, cuando, como resultado del calentamiento de la batería, la corriente de ionización de oxígeno en el electrodo negativo aumenta tanto que la tasa de paso de oxígeno a través del separador y la tasa de salida de oxígeno del bloque de electrodos se vuelven comparables. Después de varios ciclos en estas condiciones, el electrodo de cadmio se pasiva hasta tal punto que se libera hidrógeno cuando se carga. Para baterías selladas, la fuga térmica puede comenzar a voltajes por debajo de 1,7 V, ya que en ellas todo el oxígeno liberado durante la carga debe ser absorbido dentro de la batería. Para evitar la fuga térmica, coloque la batería lejos de fuentes de calor (motores, electrodomésticos potentes, etc.). ), elija cuidadosamente el modo de carga y realice la carga en soportes automatizados que tienen varios niveles de protección (por tiempo de carga, voltaje, corriente, capacidad, etc.). Es necesario que el error de estabilización de tensión no supere el ±1%. Al elegir el voltaje de carga, es necesario que después de informar a la batería de 110 - 150% de la capacidad nominal, el valor corriente de carga no excedió 0.02 - 0.003 Sn A. Una carga a voltajes elevados solo se puede usar mientras se limita simultáneamente su duración. A bajas temperaturas, la carga de voltaje constante pierde su efectividad debido a una disminución significativa en las corrientes de carga.

Cuando las baterías están conectadas en paralelo, deben cargarse a través de diodos de aislamiento o cada batería debe estar conectada a su propia batería. cargador. Las baterías no deben almacenarse durante mucho tiempo en un estado cargado o semicargado (excepto, por supuesto, las baterías de almacenamiento), porque. debido a la diferencia en las corrientes de autodescarga de las baterías, puede aparecer un desequilibrio en el grado de carga que, por un lado, crea el peligro de sobrecargar las baterías más cargadas, lo que reduce la capacidad de la batería debido a la caída de tensión de las baterías más descargadas. Un desequilibrio en el nivel de carga puede provocar una inversión de polaridad de una de las baterías durante la descarga y la liberación de hidrógeno en el electrodo de óxido-níquel, lo que puede ir acompañado del funcionamiento de una válvula o alarma de presión e incluso la deformación de baterías selladas. Antes del almacenamiento a largo plazo en estado descargado, se recomienda recargar cada batería en resistencias individuales a un voltaje de no más de 0,1 V, lo que le permite igualar la carga de las baterías.

Vida útil de las baterías de níquel-cadmio

La duración de la batería está determinada tanto por su diseño como por su modo de funcionamiento. Si un tipo específico de batería no tiene explícito defectos de diseño, entonces las condiciones de operación son el factor determinante. En la mayoría de los casos, el ciclo de la batería es el método más utilizado para el funcionamiento de la batería. Las baterías son ampliamente utilizadas en modos de emergencia cuando las baterías cargadas se almacenan cargadas la mayor parte del tiempo, generalmente con una pequeña corriente de flotación, que compensa la autodescarga de las baterías y pequeño retiro capacidad para conexiones a corto plazo de baterías a la carga.

Rendimiento de la batería en varios modos de ciclismo

Los parámetros principales del modo de operación incluyen corriente de descarga, capacidad de descarga, método de protección contra sobredescarga, corriente de carga, método de protección contra sobrecarga, temperatura. al descargar niquel Cadmio las baterías se calientan y al comienzo de la carga, antes de que comience la liberación intensiva de oxígeno, se enfrían.

Un aumento en la corriente de descarga y una disminución en la temperatura conducen a una disminución en el voltaje de descarga promedio y una pérdida de capacidad, si la protección contra sobrecarga se basa en la terminación de la descarga cuando el voltaje cae a un nivel suficiente. nivel alto(superior a 1V por batería). La vida útil depende significativamente de la profundidad de descarga. Disminuye casi 10 veces cuando cambia de 10 a 70%.

La reducción de la corriente de carga provoca un aumento de la duración de la carga y una disminución del factor de utilización de la corriente, por lo que la capacidad de descarga disminuye, especialmente si la temperatura de carga supera los 30 °C. Un aumento de la corriente de carga puede también provocará una disminución de la capacidad de descarga si la carga se detiene cuando se alcanza un voltaje suficientemente bajo (menos de 1,5 V a 25 °C). La eficiencia energética varía del 70 al 85% y aumenta con un aumento en el voltaje de descarga, una disminución en el voltaje de carga y un aumento en la eficiencia actual.

La vida útil de las baterías selladas también depende de la combinación del voltaje de fin de carga y el voltaje de fin de descarga. Las mayores pérdidas de capacidad ocurren durante los modos de ciclo, donde la carga se limita a bajo voltaje (alrededor de 1,48 V) y la descarga se limita a Alto voltaje(1,10 - 1,16 V). La capacidad también disminuye con bastante rapidez en los casos en que la carga se detiene constantemente cuando se activa la alarma de presión y la profundidad de descarga está en el nivel de 15 - 20% con una limitación de descarga de voltaje (no inferior a 1,09 V). En este caso, el oxígeno no tiene tiempo para ser absorbido, y presión demasiada en la batería está en el nivel de 123 - 147 kPa, mientras que aumenta la inclinación de las curvas de carga y descarga. El cambio de características está asociado a la pasivación de las masas activas de los electrodos.

Una disminución en el voltaje de descarga puede ser causada por la formación de un compuesto intermetálico Ni5Cd21 en la masa activa del electrodo de cadmio, que se descarga a un voltaje de batería de 1.05 - 0.95 V (la llamada "segunda plataforma" o "memoria"). efecto"). La formación de esta aleación es más típica para electrodos obtenidos por impregnación de bases sinterizadas. La formación de aleaciones se ve facilitada por cargas a temperaturas elevadas. El compuesto intermetálico se destruye por completo cuando la batería se descarga a 0,8 - 0,5 V. Lo mejor es descargar la batería elemento por elemento hasta la resistencia, mientras que el voltaje de cada batería cae a cero voltios sin peligro de inversión de polaridad. Después de una descarga adicional elemento por elemento, la capacidad de las baterías se restablece a valores cercanos a los originales.

La pérdida de capacitancia disminuye con una disminución en el voltaje de descarga final de 1,16 a 1,04 V y un aumento en el voltaje de carga final de 1,48 a 1,54 V. La mayor estabilización de la capacidad se puede lograr al reducir el voltaje de descarga final a 0,5-0,8 C. Con cortocircuitos periódicos adicionales en la resistencia de cada batería de la batería a cero voltios, la capacidad puede incluso aumentar en comparación con la inicial.

Rendimiento de la batería al recargar

En el modo de recarga a largo plazo, se utilizan principalmente baterías prismáticas. La vida útil, dependiendo de la corriente de carga, es de 2 a 15 años o más. La corriente óptima es numéricamente igual a 0.001 - 0.005 Sn A. Con un aumento en la corriente de carga, se reducen la vida útil y la confiabilidad. Cuando se opera en el modo de carga flotante, los tipos de fallas son los mismos que durante el ciclo, pero su intensidad es menor.

En la primera descarga después de una recarga prolongada, el voltaje de la batería es algo más bajo que el de una batería recién cargada, pero después de varios ciclos vuelve rápidamente a los niveles normales. La disminución del voltaje de descarga después de una recarga prolongada está asociada con una disminución del nivel de carga del electrodo positivo.

La capacidad de la batería después de 10 años de recarga es de hasta un 25%, y después de 16 años, hasta un 35% más que la inicial, lo que indica un aumento en la capacidad del electrodo positivo. Al determinar la capacitancia de los electrodos en un exceso de electrolito en forma de fugas, se encontró que la capacitancia del electrodo positivo aumentó en un 58 - 70% y la capacitancia de los electrodos negativos en un 10 - 13%. La capacitancia del electrodo negativo cae. Después de una recarga prolongada, casi todo el exceso de capacidad del electrodo negativo se encuentra en estado cargado, por lo tanto, en la descarga, la capacidad de la batería no está limitada por el electrodo positivo, como al comienzo de la vida útil, sino por ambos electrodos en una vez. El voltaje de carga de las baterías después de 10 años de recarga está en el nivel habitual y no supera los 1,5 V. Después de 16 años de recarga en el ciclo de control, el voltaje de carga sube a 1,55 - 1,58 V, y en un tercio de las baterías alcanza 1,6 - 1,7 V, además, se produce un aumento de 1,55 a 1,65 V al final de la carga, lo que también es consecuencia de la sobrecarga del electrodo negativo. Las razones de estos fenómenos son las mismas que cuando se ciclan las baterías.

Las baterías selladas de níquel-cadmio de nuestra producción han encontrado la aplicación más amplia en electrodomésticos espaciales, militares, industriales en general y domésticos.

En la actualidad, JSC NIAI Istochnik es el único desarrollador y fabricante ruso de baterías selladas de níquel-cadmio para vehículos espaciales. Producimos 10 tipos de baterías NKG, que se utilizan en 21 baterías que operan y operan en naves espaciales como:

• estación Espacial Internacional
• Estaciones orbitales "Mir", "Salyut" y "Almaz".
• Estaciones interplanetarias "Marte", "Venus" y "Vega"
• Satélites de las series Meteor, Molniya, Astron, Nadezhda y Kosmos.

Además, las baterías del tipo NKG se utilizan en instalaciones terrestres de las fuerzas de misiles estratégicos, en barcos, submarinos y otras instalaciones donde se requiere energía, independientemente de las circunstancias.

Jefe del Departamento de Baterías de Níquel-Cadmio,

candidato de ciencias técnicas,