A kadmium akkumulátor népszerű energiaforrás, amelyet a befejezéshez használnak Háztartási gépek. Lúgos típusúak közé sorolják őket. Azokkal az egységekkel és eszközökkel vannak felszerelve, amelyek nem tartalmazhatnak más modelleket.

Negatív és pozitív áramvezető kapcsokat vezetnek be a nikkel-kadmium akkumulátorok összetételébe, amelyek elválasztására szeparátort használnak. Belseje lúgos elektrolitikus összetétellel van feltöltve. A nikkel-kadmium akkumulátorok háza speciális fémből készül, hermetikusan lezárva.

Biztosít legjobb kapcsolattartás, az elektródák elkészítéséhez fóliát használnak, amelyet kis vastagság jellemzi. A nikkel-kadmium akkumulátorok kivezetései között koncentrált szeparátor tervezéséhez szőtt alapanyagokat használnak. Végül is nem lép kölcsönhatásba lúgos elektrolittal.

A bórt az akkumulátor más nikkel-kadmium áramforrásokhoz való csatlakoztatására használják. A nikkel-kadmium akkumulátoros eszköz összetétele hegesztett kötéseket tartalmaz, amelyek szoros kapcsolatot biztosítanak.

A nikkel-kadmium tápegység előnyei

• A kisütési és töltési ciklusok száma eléri az 1000-et vagy többet.
• Az ilyen eszközök tárolási ideje hosszú. Ugyanakkor az egység töltöttségi foka nem befolyásolja ezt a mutatót.
• A nikkel-kadmium akkumulátorok töltésének technológiája viszonylag egyszerű. Kezdő autósok is megvalósíthatják.
• Az ilyen áramforrásokat télen, zord körülmények között is lehet üzemeltetni.
• A kapacitás nem csökken még fagypont alatti hőmérsékleten sem.

Negatív oldalak

• Az eszközök olyan tulajdonságokkal rendelkeznek, mint a "memóriaeffektus". Ennek megszüntetése érdekében bizonyos intézkedésekre van szükség.
• Az önkisülés szintje megnő.
• Ha összehasonlítjuk a cd-akkumulátorokat más áramforrásokkal, megkülönböztethetjük alacsony energiasűrűségüket.
• A készítményhez mérgező összetevőket használtak. Ezért egyes államok nem használnak ilyen akkumulátorokat, nem gyártanak.
• Az ilyen egységek ártalmatlanításához megfelelő felszerelést kell használni. Hazánkban újrahasznosítási és feldolgozási létesítmények készülnek a nikkel-kadmium egységek számára.

Nikkel-kadmium akkumulátorok töltése, kisütése

Kiürítési folyamat

Az áramforrás kisülési paraméterei nagymértékben függenek a tervezési jellemzőktől, az elektródák és az áramvezetékek jellemzőitől. Előre meghatározzák a feszültség nagyságát és belső ellenállás.

A bitparaméterek a következőktől függenek:

• Az elválasztó jellemzői és felépítése.
• Építési minőség.
• Az elektrolitikus összetétel mennyisége, amellyel a test meg van töltve.
• Egyéb.

A nicd-forrás hosszú kisütésével a szakértők lemezakkumulátorok használatát javasolják, amelyeket nagy méretű préselt vezetékekkel egészítenek ki. Ezért az áramerősség kis növekedésével a kisülési kapacitás, valamint a feszültség csökken. Ennek a mutatónak az optimalizálása érdekében a vezetékek vastagságát csökkentik, a számot növelik.

A maximális kapacitásértéket szobahőmérsékleten figyeljük meg. A hőmérséklet további emelkedése nem befolyásolja ezt a paramétert. A negatív hőmérséklet a kisülési feszültség csökkenését, a kisülési áram növekedését idézi elő.

A nikkel-kadmium áramforrással ellátott csavarhúzók használata télen körültekintést igényel.

Töltési folyamat

Az ni cd akkumulátorok töltése során töltési korlátozásokat kell bevezetni. Valójában a házon belüli újratöltés során a nyomás emelkedik, oxigén keletkezik, és az aktuális alkalmazási együttható csökken.

Hogyan kell feltölteni a ni cd akkumulátort? A töltés teljes helyreállításához 150-160 százalékos kapacitást kell bejelenteni. Hőmérséklet tartomány - 0-+35 fok. Ha nem veszi figyelembe a hőmérséklet-tartományt, akkor a nyomás nő. A vészszelepen keresztül felszabadul oxigén keverék. Ezért fontos előre meghatározni, hogyan kell megfelelően feltölteni az akkumulátort.

A lemerült nikkel-kadmium akkumulátor feltöltődik különféle módok. A töltési idő a kiválasztott módtól függ.

1. A teljes kapacitás 0,2-es árama 7 órán keresztül.
2. A teljes kapacitás 0,3-ának megfelelő áramerősség nem haladja meg a 4 órát.

Az egység gyorsított üzemmódban történő töltésekor (a rendelkezésre álló kapacitás 0,4-es áramerőssége mellett) tilos a túltöltés, mivel ez a kapacitás csökkenéséhez vezet. A megfelelő eszközök segítségével beállíthatja, hogy az áramforrás mennyit töltsön. Áramokkal végzett munka során ampermérőt használnak. A voltok számának meghatározásához használjon voltmérőt vagy multimétert.

Töltő nikkel-kadmium akkumulátorokhoz

A ni cd akkumulátorok töltéséhez reverzibilis és automatikus töltőket használnak.

Az automatikus ni cd töltő könnyen használható. 2-4 elemet tölthet fel vele csavarhúzóhoz vagy egyéb háztartási gépekhez. Miután az akkumulátort a memóriába helyezte, beállítja a módot, a számot. Ezt követően az egység csatlakozik a hálózathoz.

Az automatikus modellek olyan jelzőkkel vannak felszerelve, amelyek meghatározzák a feltöltött áramforrások állapotát, amikor árammal dolgoznak. Az ilyen eszközök alkalmasak ni cd akkumulátorok kisütésére is.

Az impulzustöltők bonyolultabb felépítésűek. Jelentős áramerősség mellett használhatók. Mivel professzionális egységnek minősülnek, használat előtt tanulmányozzák az áramforrás feltöltését, a szükséges paraméterek beállítását.

A fordított (impulzus) modellek alkalmasak ciklikus töltő- és kisütési áramellátásra. Kisütéskor és töltéskor az áram és a feszültség paraméterei előre meghatározottak.

Használati jellemzők

A hosszú távú működés befolyásolja a kadmium-nikkel akkumulátorok működését és teljesítményét. A következők a teljesítmény romlásához és meghibásodáshoz vezetnek:

• A vezető vezetékek munkafelülete csökken.
• A vezető kivezetések aktív tömege jelentősen csökken.
• A lúgos elektrolitikus összetétel megváltoztatja az összetételt, helytelenül oszlik el az áramforrás mentén.
• A szivárgás vezető elemeken keresztül történik. Ennek eredményeként a feltöltött áramforrás kisülése elég gyorsan megtörténik.
• Növekszik a folyadék-, oxigénfogyasztás. Az oxigén túlzott felszabadulásával a folyamat visszafordíthatatlanná válik.
• A szerves vegyületek bomlásnak indulnak.

Nikkel-kadmium akkumulátorok helyreállítása

A csavarhúzó, más hordozható egység elkészítéséhez használt nikkel-kadmium akkumulátorok helyreállításának folyamata eltart egy ideig. Mivel az ilyen akkumulátorok költsége magas, a megvalósítás előtt tanulmányoznia kell a jellemzőket.

Valójában egy csavarhúzó nikkel-kadmium akkumulátorát állítjuk helyre impulzusárammal, amelyet 2-4 másodpercig táplálunk. Az áramérték 10-szer vagy többször meghaladja a kapacitás paramétereit.

Az akkumulátor helyreállítása előtt bizonyos elemeket és szerszámokat készítenek elő:

1. Hatékony tápegység erős áramjelzőkkel. Akkumulátorként autóakkumulátort használnak.
2. bilincsek.
3. Vezetékek.
4. Feszültséget szabályozó multiméter.
5. Védőelemek.

A helyreállítási eljárás bizonyos tevékenységeket foglal magában:

• A kézi szerszám egységnek vagy az egyedi akkumulátornak van pozitív és negatív érintkezője.
• A klipek vagy az aligátorkapcsok, valamint a drótdarabok használatával mínuszokat rögzítenek.
• A vezeték másik végét a pozitív érintkezőhöz kell nyomni. A vezetékes érintkezés időtartama 1-2 másodperc (3 másodpercig növelhető). Az ilyen műveletek egy kis időt vesznek igénybe. Érintkezéskor ügyeljen arra, hogy a vezetékek ne tapadjanak a blokkhoz, akkumulátorhoz.

Egy ciklus után a feszültségszintet multiméterrel mérjük. Amint a feszültség helyreáll, egy sor kapacitásra lépnek át. Az áramellátás helyreállítása és javítása érdekében 2-4 ciklust kell végrehajtani.

Ez a technika csak a várt hatást hozza rövid időszak. Ennek az az oka, hogy megváltozik az elektrolit összetétele, és változik a térfogata is. Ennek eredményeként az elemek hosszú ideig nem használhatók forrásként.

Modernizált módszertan

A nikkel saját kezű helyreállítása érdekében kadmium akkumulátorok, valamint hosszú távú működésük biztosítása érdekében a következő műveleteket hajtják végre:

• Minden akkumulátort gondosan ellenőriznek, a feszültséget mérik. Azokat az elemeket, amelyeken a feszültség közel nulla, kivonjuk.
• A testben megfelelő szerszám segítségével lyukakat készítenek, hogy 1 cm3 desztillált vizet lehessen önteni.
• A táplálékforrásokat rövid időre leülepítik, ezt követően pedig ellenőrizze újra feszültség.
• Ha az akkumulátor teljesítménye helyreáll, akkor a kialakított lyukakat tömítőanyaggal kezeljük, forrasztjuk.
• A blokk akkumulátorokkal van kiegészítve, többször is töltődik. A hordozható eszköz használatra kész, amint a töltőn lévő jelző színe megváltozik. Ezekre a célokra érdemes impulzustöltőket használni, amelyek széles körű funkcionalitással, kiváló minőségű berendezésekkel tűnnek ki.
• Nulla feszültségnél ismét desztillált vizet vezetnek az akkumulátorba.
• Az eljárást addig ismételjük, amíg pozitív eredményt nem kapunk.

Tárolási funkciók

A kadmium akkumulátorokhoz az üzemeltetési szabályzatot szakemberek készítették el. Az utasítások leírják a tápegységek tárolását. Számos alapvető szabályt határoztak meg.

A ni cd forrásokat csak akkor tárolhatja, ha azok teljesen lemerültek. Erre a célra olyan töltőt használjon, amely rendelkezik a megfelelő funkcióval. Az ürítéshez megfelelő számú amperű izzólámpákat is használnak.

A megfelelően előkészített akkumulátorok hosszú ideig tárolhatók. A hőmérséklet változása nem befolyásolja az állapotot és a teljesítményt.

A helyiségek nikkel-kadmium akkumulátorok tárolására szolgálnak. Végül is a hőmérséklet-ingadozások nem okoznak kisülést, visszafordíthatatlan folyamatok elindítását.

Bár a nikkel-kadmium akkumulátorokat hosszú ideig tárolják, egy bizonyos szakaszban ártalmatlanításra van szükség. Ehhez vegye fel a kapcsolatot az ilyen folyamatokat végző szervezettel.

A nikkel-kadmium akkumulátorok hatékonyságát nehéz túlbecsülni. Teljesítik az életben és az iparban használt hordozható eszközöket. Megfelelő kezelés, a biztonsági előírások és az üzemeltetési feltételek betartása mellett a használati idő meghaladja az öt évet.

Videó a nikkel-kadmium akkumulátorokról

Mindent a nikkel-kadmium akkumulátorokról: jellemzők, működés, előnyei és hátrányai

Nikkel-kadmium akkumulátorok (Ni-Cd) bekapcsolva Ebben a pillanatban még mindig széles körben használják nemzetgazdaság. Kialakításuk szerint az alkáli elemek csoportjába tartoznak. Ezekre az akkumulátorokra van kereslet, annak ellenére, hogy gyártásuk és felhasználásuk biztonsági okokból korlátozott. környezet(a kadmium mérgező). De lehetetlen teljesen elhagyni őket, mivel ezeket az akkumulátorokat olyan eszközökben használják, ahol más akkumulátorok nem működnek. Ez különösen a kisülési és töltőáramokkal való működés nagy méret. Ezek meglehetősen könnyen karbantartható eszközök hosszútávú művelet. Ezért külön cikkben érdemes megvizsgálni őket.

Az első nikkel-kadmium akkumulátort Waldmar Jungner készítette még 1899-ben. De akkor ezeknek az alkáli elemeknek a gyártása sokkal drágább volt, mint más típusú elemeké. Tehát ez a találmány egy időre feledésbe merült. 1932-ben kidolgoztak egy eljárást aktív anyag porózus nikkelelektródára történő felvitelére. Ez közelebb hozta az ipari Ni-Cd akkumulátorok megjelenését.

1947-ben számos olyan munkát végeztek, amelyek során a töltés során felszabaduló gázokat azok eltávolítása nélkül egyesítették újra. Ennek eredményeként megszülettek a zárt Ni-Cd akkumulátorok, amelyeket ma is használnak. A nikkel-kadmium akkumulátorok gyártói a következők: nagy cégek mint a GP Batteries, a Samsung, a Warta, a GAZ, a Konnoc, az Advanced Battery Factory, a Panasonic, a Metabo, az Ansmann és mások.

Annak ellenére, hogy az elmúlt évtizedekben széles körben használták őket a nemzetgazdaságban, a nikkel-kadmium akkumulátorok fokozatosan szűkítik hatókörüket. Fokozatosan felváltják őket a nikkel-fém-hidrid és a lítium akkumulátorok.

Különösen a Ni-Cd akkumulátorok adják át a helyét a hordozható technológiának. Ennek oka a kadmium veszélye az emberre és a környezetre. Ezen akkumulátorok ártalmatlanításához speciális kadmiumfogó berendezésre van szükség. mert az autó könnyebben, gyorsabban és jobban kidolgozott. De még mindig jó néhány olyan terület van, ahol a nikkel-kadmium akkumulátorok nélkülözhetetlenek.

Nikkel-kadmium akkumulátorok (Ni-Cd) használata

Kis méretű nikkel-kadmium akkumulátorokat használnak technikai eszközök megkövetelik a munkájukat nagy áramerősség. Ilyen körülmények között a Ni-Cd akkumulátorok kimerülnek stabil teljesítményés más típusú akkumulátorokkal ellentétben ne melegedjen túl. A nikkel-kadmium akkumulátorokat széles körben használják trolibuszokban, villamosokban, elektromos autók vontatási akkumulátoraként, vannak ipari Ni-Cd akkumulátorok. Ezenkívül széles körben használják a tengeri és folyami szállításban.

A Ni-Cd akkumulátorok megtalálhatók helikopterekben és repülőgépekben fedélzeti akkumulátorként, hordozható szerszámokban (csavarhúzó, lyukasztó stb.). A lítium akkumulátorok azonban egyre inkább megtalálhatók a szerszámokban. A nikkel-kadmium akkumulátorok még nem cserélhetők azokban a hordozható készülékekben, amelyeknek fogyasztásuk van nagy teljesítményű. Bár egyes készülékekben sikeresen kicserélik őket, amelyek nem tartalmaznak káros kadmiumot.

A lemez alakú Ni-Cd akkumulátorok széles körben alkalmazhatók. Ezt a változatot széles körben használták akkumulátorként a nem felejtő memória táplálására a korai személyi számítógépekben. Az alaplapra voltak forrasztva. Ezt követően lítium akkumulátorokra cserélték őket. A lemezelemeket széles körben használták kamerákban, vakukban, számológépekben, zseblámpákban, rádiókban, hallókészülékekben stb.

A Ni-Cd akkumulátorok hosszú ideig tárolhatók, könnyen karbantarthatók, érzéketlenek az alacsony hőmérsékletre, alacsony a belső ellenállásuk és alacsony a fajsúlyuk. Mindez felülmúlja negatív pillanat a bennük lévő mérgező kadmium jelenlétével. A nikkel-kadmium akkumulátorok továbbra is dominálnak a légi közlekedésben, katonai felszerelés, mobil rádiós kommunikációs eszközök. Ezenkívül elolvashatja az anyagot a Ni─Cd redukálásáról.

Készülék nikkel-kadmium akkumulátorai (Ni-Cd)

Ni-Cd akkumulátorok felépítése

Szerkezetileg a nikkel-kadmium akkumulátor pozitív és negatív elektróda, amelyet elválasztó választ el egymástól. Lúgos elektrolitba merítik, és mindezt egy lezárt fémtokba zárják. A pozitív elektróda NiOOH-t (nikkel-oxid-hidroxid) tartalmaz. A negatív összetétele kadmiumot (Cd) tartalmaz a vegyületben. Az elektrolit a KOH (kálium-hidroxid). Erős lúg, szagtalan. A KOH előnye, hogy az anyag nem robbanásveszélyes és nem gyúlékony. A GOST R 50711-94 szerint az elektrolitban lévő KOH tömeghányadának legalább 85 százaléknak kell lennie szilárd formában és legalább 45 százalékának folyékony formában.

Az elektródák felületének növelése érdekében vékony fóliából készülnek. Az elektródák közötti elválasztó nem szőtt anyagból készül, amely nem lép kölcsönhatásba lúggal. Maga az elektrolit nem fogy el a reakció során.

Egy nikkel-kadmium elem körülbelül 1 voltos feszültséget termel. Ezért ezeket körülbelül 60 Wh/kg energiasűrűségű akkumulátorokká egyesítik.

Az alábbi képen a KL sorozat alkáli nikkel-kadmium akkumulátorának fő elemei láthatók.

Született vagy áramkimenet arra szolgál, hogy eltávolítsa az áramot az akkumulátorból, és az akkumulátorok csatlakoztatására szolgáló terminálként szolgál. A dugón keresztül feltöltődik az elektrolit, valamint a töltési folyamat során keletkező gáz kilépése. Az elektródák érintkezőlécekkel való összekötése biztosítja az elektródák eltávolítását és az égőbe való betáplálását. Az érintkezőlécek az elektródákhoz vannak hegesztve.

Az elektróda egy vízszintesen elhelyezett lamella. A hatóanyagot perforált acélszalagban tartalmazzák. A borda adja az elektróda merevségét és biztosítja az áram áramlását az érintkezőléchez. elektródák eltérő polaritás keretleválasztóval van elválasztva, ami nem zavarja az elektrolit szabad keringését.

A Ni-Cd akkumulátor elektródáin végbemenő reakciók

Folyamatok a pozitív elektródán

A nikkel-kadmium akkumulátor pozitív elektródáján fellépő fő elektrokémiai reakciók a következő képletekkel írhatók le:

A töltés folyamatában

Ni(OH) 2 + OH - ⇒ NiOOH + H 2 O + e -

Kiürítés közben

NiOOH + H 2 O + e - ⇒ Ni(OH) 2 + OH -

A pozitív elektródán lévő nikkel-oxid-hidroxid (NiOOH) két változatban lehet:

• a-Ni(OH)2;
• β-Ni(OH)2.

Ezek a formák sűrűségükben és hidratáltságukban különböznek egymástól. Ha az akkumulátor lemerült, akkor a nikkel-hidroxid mindkét formája jelen van a pozitív elektródán. Amikor egy Ni-Cd akkumulátort töltenek, a β-Ni(OH) 2 formát β-NiOOH-vá alakítják. Ebben az esetben az anyag kristályrácsa valamelyest megváltozik. A töltés utolsó szakaszában γ-NiOOH képződik. A nikkel-hidroxid β és γ fázisainak száma az adott töltési viszonyoktól függ.

A γ fázis intenzíven képződik at Magassebesség töltés vagy túltöltés. A γ-NiOOH képződése következtében az oxidszerkezet alapvető átrendeződése következik be. Összehasonlításképpen a β-fázis sűrűsége 4,15, a γ-fázis sűrűsége 3,85 g/cm 3. Emiatt a Ni-Cd akkumulátor újratöltésekor a pozitív elektróda aktív tömegének térfogata megváltozik. A β és γ elektrokémiai tulajdonságai is eltérőek. A γ-NiOOH forma esetében a töltés kevésbé hatékonyan halad át, és az áramkihasználási tényező ebben az esetben kisebb, mint a β forma. A γ formának kisebb a kisülési potenciálja és kétszer kisebb az önkisülése, mint a β-é.

Folyamatok a negatív elektródán

A következő reakciók mennek végbe a nikkel-kadmium akkumulátor negatív elektródáján:

Töltéskor

Cd(OH) 2 + 2e − ⇒ Cd + 2OH −

Kisütéskor

Cd + 2OH - ⇒ Cd(OH) 2 + 2e -

A nikkel-kadmium akkumulátorok kadmium elektródjának kapacitása körülbelül 20-70 százalékkal meghaladja a pozitív elektróda kapacitását. Emiatt úgy gondoljuk, hogy a negatív elektróda potenciálja a töltés-kisülés során változatlan marad.

A nikkel-kadmium akkumulátorok (Ni-Cd) jellemzői

Nikkel-kadmium névleges feszültsége zárt akkumulátorok 1,2 volt. A kapacitás 1/10-ének megfelelő áramú töltés 16 óra alatt történik. A Ni-Cd akkumulátor kapacitását úgy mérik, hogy 2/10-es áramerősséggel kisütik a névleges kapacitásról egy voltos feszültségre.

Az alábbi képen a nikkel-kadmium akkumulátorok kisütési jellemzőit láthatja különböző kisütési módokban.

Az alábbi grafikonokon a kisülési kapacitás terhelési áramtól és hőmérséklettől való függését láthatja.

A nikkel-kadmium akkumulátorok önkisülése főként a nikkel-oxid-hidroxid elektróda termodinamikai instabilitásától függ. Az elektródák közötti szivárgó áram hatása az önkisülésre csekély. De az akkumulátor élettartamával fokozatosan növekszik. A Ni-Cd akkumulátorok hőleadása nagymértékben függ a töltés mértékétől. Miután az akkumulátor elérte a 70 százalékos kapacitást, beindul az oxigénfejlődés folyamata. Ennek eredményeként az oxigén ionizációja miatt a negatív elektródákon az akkumulátor felmelegszik. A töltés végén a Ni-Cd akkumulátor hőmérséklete 10-15 Celsius-fokkal megemelkedik. Ha a töltést gyorsított üzemmódban végzik, akkor a hőmérséklet emelkedése 40-45 Celsius fok lehet.

A töltésről való leválasztás után a pozitív (nikkel-oxid) elektród potenciálja csökken, a mély- és felületi réteg töltése pedig fokozatosan kiegyenlítődik. Egy idő után az önkisülés intenzitása csökken. A különböző sorozatú Ni-Cd akkumulátorok esetében az önkisülés és a maradékkapacitás stabilizálása jelentősen eltérhet. Az önkisülés a kapacitás csökkentése mellett a feszültség 0,03-0,05 voltos csökkenéséhez is vezet. Ez a jelenség a töltés fokozatos kiegyenlítődésével magyarázható az elektróda mélységében és felületén. Emellett az aktív tömeg részleges passziválása is hatással van.

A nikkel-kadmium akkumulátorok (valamint az ólom-savas akkumulátorok) alacsony hőmérsékleten történő tárolása csökkenti az önkisülést. 20 Celsius-fokon az önkisülés kétszerese a 0-nál.

A következő kép a NiCd akkumulátorok kapacitásveszteségének grafikonját mutatja különböző hőmérsékleteken.

Az akkumulátor tárolása közbeni önkisülés kompenzálására alacsony áramerősségű töltésre helyezheti. A töltőáram értéke jellemzően a kapacitás 0,03-0,05-e. De a konkrét értéket az akkumulátor gyártója egyezteti. A nikkel-kadmium akkumulátorok hosszú újratöltésének ellenálló képessége eltérő különféle kivitelek. A legkevésbé alkalmasak az újratöltésre a lemezes alkáli nikkel-kadmium akkumulátorok, amelyek nagy vastagságú lamellás elektródákkal rendelkeznek. De vannak olyan kialakítások is, amelyek több hónapig képesek ellenállni az újratöltésnek következmények nélkül.

Ami az energiát illeti jellemzők Ni-Cd akkumulátorok, ezek az elemek típusától függően is különböznek.

A 2 elektródával rendelkező lemezes nikkel-kadmium akkumulátorok fajlagos energia karakterisztikája 15-18 Wh/kg és 35-45 Wh/liter. Ugyanaz a fajta, de 4 elektródával kétszer akkora fajlagos energiajellemzőkkel rendelkezik. A hengeres Ni-Cd akkumulátorok esetében ezek az értékek 45 Wh/kg és 130 Wh/liter.

Mi befolyásolja a Ni-Cd akkumulátorok kisülését?

Az egyes modellek kisülési jellemzői a következő jellemzőktől függenek:

• elektródák vastagsága, szerkezete, belső ellenállása;
• az elektródacsoportok összeszerelési sűrűsége;
• az elválasztó jellemzői (vastagság és szerkezet);
• elektrolit térfogata;
• az akkumulátor sajátos tervezési jellemzői.

A vastag préselt elektródákkal ellátott lemezes Ni-Cd akkumulátorokat hosszú kisütési körülmények között használják. Ebben az esetben a kapacitás és a feszültség fokozatosan 1,1 voltra csökken. 1 V-ra kisütve a kapacitás a névleges érték 5-10 százaléka marad. Az ilyen újratölthető akkumulátorok jelentős csökkenést mutatnak a Ni-Cd akkumulátorok kisülési feszültségében és vesztett kapacitásában, miközben a kisülési áram 0,2*C-ra nő. Ez azzal magyarázható, hogy az aktív tömeg nem képes egyenletesen kisütni az elektródák különböző mélységein.

A közepes intenzitású kisülési módban működő akkumulátorok esetében az elektródákat vékonyabbra készítik, és számuk 4-re nő. Ennek eredményeként a kisülési áram a kapacitás 0,6-ára nő.

Vannak úgynevezett rövid kisütésű akkumulátorok is. Alacsony belső ellenállású kerámia-fém elektródákkal vannak felszerelve. Ezek a modellek a legmagasabb energiateljesítményűek a többi típusú nikkel-kadmium akkumulátor közül. A kisülés során a feszültségüket 1,2 volt felett tartják, amíg az akkumulátor kapacitásának 90 százalékát kimerítik. Ezek az akkumulátorok nagy áramerősséggel (3÷5C) történő kisütéskor használhatók.

Érdemes megemlíteni a hengeres elektródákkal ellátott hengeres akkumulátorokat is. Ezek modern akkumulátorok 7-10C áramerősséggel hosszú ideig kisüthető. A fent bemutatott kisülési grafikonokon látható, hogy az OC hőmérséklete jelentős hatással van a nikkel-kadmium akkumulátorok jellemzőire. Az akkumulátor 20 Celsius fokon a legnagyobb kapacitással rendelkezik. A hőmérséklet növekedésével gyakorlatilag nem változik. De ha 0 fokra csökken, a kapacitás minél gyorsabban csökken, annál nagyobb a kisülési áram értéke. Ez a kapacitáscsökkenés a kisülési feszültség csökkenésével jár, amelyet a polarizáció és az ohmos ellenállás növekedése okoz. Az ellenállás növekszik a kis elektrolittérfogat miatt.

Tehát az alkáli (elektrolit) összetétele és koncentrációja jelentősen befolyásolja az akkumulátor jellemzőit. Ettől függ a sók, kristályos hidrátok, jég és egyéb elemek képződésének hőmérséklete.

Ha az elektrolit megfagyott, akkor a kisülés általában kizárt. Alacsonyabb érték Üzemi hőmérséklet A Ni-Cd akkumulátorok hőmérséklete a legtöbb esetben mínusz 20 Celsius fok. Egyes akkumulátortípusoknál az elektrolit összetételét beállítják, és a hőmérsékleti tartomány alsó határát mínusz 40 Celsius-fokra kiterjesztik.

Mi befolyásolja a Ni-Cd akkumulátorok töltöttségét?

Zárt nikkel-kadmium akkumulátor töltésekor fontos korlátozni a túltöltést. Töltéskor az akkumulátor belsejében az oxigén felszabadulása miatt megnő a nyomás. Így az áramfelhasználás hatékonysága csökken, ahogy közeledik a 100. töltéshez.

Az alábbi képen grafikonok láthatók, amelyek a kapacitás függését jellemzik egy hengeres akkumulátor lemerülése során.

A Ni-Cd akkumulátorok töltése megengedett hőmérsékleti tartomány 0-40 Celsius fok. Az ajánlott intervallum 10-30 fok. A kadmiumelektróda oxigénfelvétele lelassul a hőmérséklet csökkenésével, ami nyomásnövekedést eredményez. Ha a hőmérséklet magasabb az ajánlottnál, akkor a potenciál megemelkedik, és az oxigén nagyon korán felszabadul a pozitív oxid-nikkel elektródán. Ugyanezen a hőmérsékleten az oxigén felszabadul, minél aktívabban, annál nagyobb a töltőáram. Ugyanakkor az oxigénfelvétel sebessége szinte változatlan marad. Ennél az értéknél ez az érték az akkumulátor kialakításától, vagy inkább az oxigénnek a pozitívtól a negatív kadmiumelektródáig történő szállításától függ. Ezt befolyásolja az elektródák elrendezésének sűrűsége, vastagsága, szerkezete, valamint a szeparátor anyaga és az elektrolit térfogata.

Minél kisebb az elektródák vastagsága és minél nagyobb az elrendezésük sűrűsége, annál hatékonyabb lesz a töltési folyamat. A hengeres elektródákkal ellátott hengeres akkumulátorok a leghatékonyabbak ebből a szempontból. Számukra a töltési hatékonyság szinte nem változik, ha az áram 0,1-ről 1 C-ra változik. A gyártók szabványos töltési módot hívnak, amelynek eredményeként az 1 voltos akkumulátor 16 óra alatt teljesen feltöltődik, 0,1 kapacitású árammal. Egyes modellek ebben az üzemmódban töltve 14 órát vesznek igénybe. A konkrét mutatók már az aktív tömeg tervezési jellemzőitől és térfogatától függenek.

A fentiek mindegyike igaz a galvanosztatikus töltésre. Ez egy állandó áramérték melletti töltés. De a töltés az áramerősség egyenletes vagy fokozatos csökkentésével is végrehajtható a töltés utolsó szakaszában. Ezután a kezdeti szakaszban az áramot sokkal magasabbra lehet állítani, mint a kapacitás 0,1 szabványos értéke. Gyakran valóban szükség van a töltési sebesség növelésére. A problémát akkumulátorok használatával oldják meg, amelyek jellemzői lehetővé teszik a nagy sűrűségű töltés hatékony fogadását. Az áramerősség állandó marad a töltési folyamat során. Emellett olyan vezérlőrendszereket is fejlesztenek, amelyek nem teszik lehetővé az akkumulátor túltöltését.

A hengeres nikkel-kadmium akkumulátorok töltése általában a következő üzemmódokban történik:

• 6─7 órás áram 0,2 a kapacitásból;
• 3─4 óra 0,3 kapacitású áramerősséggel.

Gyorsításkor nem ajánlott 120-140 százaléknál nagyobb feltöltődést megengedni. Ekkor a kapacitást a névértéknél nem kisebb mértékben biztosítják. A gyorsított üzemmódban végzett munkához a Ni-Cd akkumulátorok még gyorsabban töltődnek (körülbelül egy óra). Ez utóbbi esetben azonban feszültség- és hőmérsékletszabályozásra van szükség. Ellenkező esetben a nyomás gyors növekedése miatt az akkumulátor leromlási folyamata megindulhat.

A lezárt akkumulátor töltése után a pozitív elektródán lévő hidroxidionok oxidációja miatt még oxigén szabadul fel. Az önkisülési folyamat következtében a potenciál csökken, és az oxigénfejlődés folyamata fokozatosan csökken, és egyenlővé válik a kadmium elektródán történő abszorpciójával. Ezután a nyomás csökken. Erről a megadott linken van szétszedve részletesen.

A gyártás fejlesztésének köszönhetően a Ni-Cd akkumulátorokat ma már a legtöbb hordozható elektronikus eszközben használják. Elfogadható költségés a nagy teljesítmény tette népszerűvé a bemutatott típusú akkumulátorokat. Az ilyen eszközöket ma már széles körben használják szerszámokban, kamerákban, lejátszókban stb. Ahhoz, hogy az akkumulátor hosszú ideig működjön, tudnia kell, hogyan kell feltölteni a Ni-Cd akkumulátorokat. Az ilyen eszközök üzemeltetésére vonatkozó szabályok betartásával jelentősen meghosszabbíthatja élettartamukat.

Főbb jellemzők

A Ni-Cd akkumulátorok töltésének megértéséhez meg kell ismerkednie az ilyen eszközök jellemzőivel. W. Jungner találta fel még 1899-ben. Előállításuk azonban akkor túl költséges volt. A technológia fejlődött. Ma könnyen használható és viszonylag olcsó nikkel-kadmium típusú akkumulátorok kaphatók.

A bemutatott eszközök megkövetelik, hogy a töltés gyors legyen, a kisütés pedig lassú. Ezenkívül az akkumulátor kapacitását teljesen le kell üríteni. Az újratöltés impulzusáramokkal történik. Ezeket a paramétereket a készülék teljes élettartama alatt be kell tartani. A Ni-Cd ismeretében több évvel meghosszabbíthatja az élettartamát. Ugyanakkor az ilyen akkumulátorok még a legtöbbben is működnek nehéz körülmények. A bemutatott akkumulátorok jellemzője a "memória effektus". Ha időnként nem meríti le teljesen az akkumulátort, nagy kristályok képződnek a cellák lemezein. Csökkentik az akkumulátor kapacitását.

Előnyök

Ahhoz, hogy megértse, hogyan kell megfelelően feltölteni a csavarhúzó, a kamera, a fényképezőgép és más hordozható eszközök Ni-Cd akkumulátorait, meg kell ismerkednie ennek a folyamatnak a technológiájával. Ez egyszerű, és nem igényel különleges ismereteket és készségeket a felhasználótól. Az akkumulátor hosszú tárolás után is gyorsan újratölthető. Ez az egyik előnye a bemutatott eszközöknek, ami miatt igény van rájuk.

A nikkel-kadmium akkumulátorok nagyszámú töltési és kisütési ciklussal rendelkeznek. A gyártótól és a működési feltételektől függően ez a szám több mint 1 ezer ciklust érhet el. A Ni-Cd akkumulátor előnye a tartóssága és a stresszes körülmények közötti munkaképesség. Hidegben is működik a berendezés megfelelően. A kapacitása ilyen körülmények között nem változik. Bármilyen töltöttségi állapotban az akkumulátor hosszú ideig tárolható. Fontos előnye az alacsony költség.

Hibák

A bemutatott eszközök egyik hátránya, hogy a felhasználónak feltétlenül meg kell tanulnia, hogyan kell megfelelően feltölteni Ni-Cd akkumulátorok. A bemutatott akkumulátorok, mint fentebb említettük, „memória effektussal” rendelkeznek. Ezért a felhasználónak rendszeresen megelőző intézkedéseket kell tennie annak megszüntetésére.

A bemutatott akkumulátorok energiasűrűsége valamivel alacsonyabb lesz, mint más típusú autonóm energiaforrásoké. Ezenkívül ezeknek az eszközöknek a gyártása során mérgező anyagokat használnak, amelyek nem biztonságosak a környezetre és az emberi egészségre. Az ilyen anyagok ártalmatlanítása további költségeket igényel. Ezért az ilyen elemek használata bizonyos országokban korlátozott.

A Ni-Cd akkumulátorok töltési ciklust igényelnek hosszú tárolás után. Ennek oka az önkisülés magas aránya. Ez is tervezési hiba. Tudva azonban hogyan kell megfelelően feltölteni A Ni-Cd akkumulátorok, ha helyesen használják, évekig önálló áramforrást biztosíthatnak berendezéseinek.

Töltők fajtái

A nikkel-kadmium típusú akkumulátor megfelelő töltéséhez speciális felszerelést kell használni. Leggyakrabban akkumulátorral érkezik. Ha valamilyen oknál fogva nincs töltő, akkor külön megvásárolhatja. Ma kaphatók automatikus és fordított impulzusú fajták. Az első típusú eszközök használatával a felhasználónak nem kell tudnia milyen feszültséggel kell tölteni Ni-Cd akkumulátorok. Az eljárást ben hajtják végre automatikus üzemmód. Egyszerre akár 4 akkumulátort is tölthet vagy meríthet le egyszerre.

Egy speciális kapcsoló segítségével a készülék kisütési módba van állítva. Ebben az esetben a színjelző sárgán világít. Az eljárás befejeztével a készülék automatikusan töltési módba kapcsol. A piros jelzőfény kigyullad. Amikor az akkumulátor eléri a szükséges kapacitást, a készülék leállítja az akkumulátor áramellátását. Ebben az esetben a jelző zöldre vált. A megfordíthatók a professzionális felszerelések csoportjába tartoznak. Több, különböző időtartamú töltési és kisütési ciklus végrehajtására képesek.

Speciális és univerzális töltők

Sok felhasználót érdekel a kérdés hogyan kell feltölteni egy csavarhúzó akkumulátort Ni-Cd típusú. Ebben az esetben ne normál illeszkedés ujjelemekhez tervezett eszköz. A speciális töltőt leggyakrabban csavarhúzóval szállítják. Az akkumulátor szervizelésekor kell használni. Ha nincs töltő, akkor vásároljon felszerelést a bemutatott típusú akkumulátorokhoz. Ebben az esetben csak a csavarhúzó akkumulátorát lehet tölteni. Ha különböző típusú akkumulátorok működnek, érdemes megvásárolni univerzális berendezés. Lehetővé teszi az autonóm energiaforrások kiszolgálását szinte minden eszközhöz (kamerák, csavarhúzók és még akkumulátorok is). Például töltheti az iMAX B6 Ni-Cd akkumulátorokat. Ez egy egyszerű és hasznos eszköz a háztartásban.

Lenyomott akkumulátor kisütése

Egy speciális kialakítást az extrudált Ni- jellemez, és a bemutatott készülékek kisülése a belső ellenállásuktól függ. Ezt a mutatót néhányan befolyásolják tervezési jellemzők. A berendezés hosszú távú működéséhez lemez típusú akkumulátorokat használnak. Megfelelő vastagságú lapos elektródákkal rendelkeznek. A kisütés során a feszültségük lassan 1,1 V-ra csökken. Ezt a görbe felrajzolásával ellenőrizhetjük.

Ha az akkumulátor továbbra is lemerül 1 V-ig, a kisülési kapacitása az eredeti érték 5-10%-a lesz. Ha az áramerősséget 0,2 C-ra növeljük, a feszültség jelentősen csökken. Ez vonatkozik az akkumulátor kapacitására is. Ez annak köszönhető, hogy a tömeget nem lehet egyenletesen kisütni az elektróda teljes felületén. Ezért ma a vastagságuk csökkent. Ugyanakkor a lemezakkumulátor kialakításában 4 elektróda található. Ebben az esetben 0,6 C áramerősséggel kisüthetők.

Hengeres akkumulátorok

Manapság széles körben használják a cermet elektródákkal ellátott akkumulátorokat. Alacsony ellenállásúak és nagy energiateljesítményt biztosítanak a készüléknek. Töltött feszültség Az ilyen típusú Ni-Cd akkumulátort 1,2 V-on tartják, amíg a megadott kapacitás 90%-a el nem veszít. Körülbelül 3%-a vész el az ezt követő 1,1-1 V-os kisütés során. A bemutatott típusú akkumulátorok 3-5 C áramerősséggel kisüthetők.

A tekercs típusú elektródák hengeres akkumulátorokba vannak beépítve. Többel is lemeríthetők magas árak, amely 7-10 C-on van. A kapacitásjelző maximum +20 ºС hőmérsékleten lesz. Ahogy nő, ez az érték jelentéktelen mértékben változik. Ha a hőmérséklet 0 ºС alá csökken, a kisülési kapacitás a kisülési áram növekedésével egyenes arányban csökken. Hogyan kell feltölteni a Ni-t CD elemek, fajták amelyek eladók, részletesen meg kell fontolni.

Általános töltési szabályok

Nikkel-kadmium akkumulátor töltésekor rendkívül fontos, hogy korlátozzuk az elektródákhoz juttatott többletáramot. Erre azért van szükség, mert a nyomás folyamata során a készülék belsejében felhalmozódik. Töltés közben oxigén szabadul fel. Ez befolyásolja a jelenlegi kihasználtsági tényezőt, amely csökkenni fog. Vannak bizonyos követelmények, amelyek elmagyarázzák a Ni-töltést. CD akkumulátorok. Paraméterek folyamatot figyelembe veszik a speciális berendezések gyártói. A töltők munkájuk során a névleges kapacitásérték 160%-át jelentik az akkumulátornak. A hőmérséklet-tartománynak a teljes folyamat során 0 és +40 ºС között kell maradnia.

Normál töltési mód

A gyártóknak fel kell tüntetniük az utasításokban, mennyit kell fizetni Ni-Cd-akkumulátor és milyen áramerősséget kell csinálni. Leggyakrabban ennek a folyamatnak a végrehajtási módja szabványos a legtöbb akkumulátortípushoz. Ha az akkumulátor feszültsége 1 V, akkor 14-16 órán belül fel kell tölteni. Ebben az esetben az áramerősségnek 0,1 C-nak kell lennie.

Egyes esetekben a folyamat jellemzői kissé eltérhetnek. Ezt befolyásolják az eszköz tervezési jellemzői, valamint az aktív tömeg fokozott lerakása. Ez szükséges az akkumulátor kapacitásának növeléséhez.

A felhasználót is érdekelheti hogyan kell feltölteni az akkumulátort Ni-Cd. Ebben az esetben két lehetőség van. Az első esetben az áram állandó lesz a teljes folyamat során. A második lehetőség lehetővé teszi az akkumulátor hosszú távú töltését anélkül, hogy fennállna annak veszélye. A rendszer magában foglalja az áram fokozatos vagy egyenletes csökkentését. Az első szakaszban jelentősen meghaladja a 0,1 C-ot.

Gyors töltés

Vannak más módok is a Ni- elfogadására CD akkumulátorok. Hogyan kell tölteni ilyen típusú akkumulátor gyors üzemmódban? Itt egy egész rendszer van. A gyártók speciális eszközök kiadásával növelik ennek a folyamatnak a sebességét. Nagy áramerősséggel tölthetők. Ebben az esetben a készülék speciális vezérlőrendszerrel rendelkezik. Megakadályozza az akkumulátor erős túltöltését. Akár maga az akkumulátor, akár a töltője rendelkezhet ilyen rendszerrel.

A hengeres típusú készülékeket állandó típusú árammal töltik fel, melynek értéke 0,2 C. A folyamat mindössze 6-7 órát vesz igénybe. Bizonyos esetekben megengedett az akkumulátor 0,3 C áramerősséggel történő töltése 3-4 órán keresztül. Ebben az esetben a folyamatszabályozás elengedhetetlen. Gyorsított eljárással az újratöltési sebesség nem haladhatja meg a kapacitás 120-140% -át. Vannak olyan akkumulátorok is, amelyek mindössze 1 óra alatt teljesen feltölthetők.

Állítsa le a töltést

Amikor megtanulja a Ni-Cd akkumulátorok töltését, fontolja meg a folyamat befejezését. Miután az áram már nem áramlik az elektródákhoz, az akkumulátor belsejében lévő nyomás továbbra is tovább emelkedik. Ez a folyamat az elektródákon lévő hidroxidionok oxidációja miatt következik be.

Egy ideig fokozatos egyenlet létezik az oxigénfejlődés és -abszorpció sebességéről mindkét elektródán. Ez az akkumulátoron belüli nyomás fokozatos csökkenéséhez vezet. Ha az újratöltés jelentős volt, ez a folyamat lassabb lesz.

Üzemmód beállítása

Nak nek megfelelően töltse fel Ni-Cd akkumulátor, ismernie kell a berendezés beállításának szabályait (ha a gyártó biztosítja). Az akkumulátor névleges kapacitásának legfeljebb 2 C töltőáramúnak kell lennie. Ki kell választani az impulzus típusát. Lehet Normal, Re-Flex vagy Flex. Az érzékenységi küszöb (nyomásesés) 7-10 mV legyen. Delta Peak-nek is nevezik. Jobb a minimális szintre állítani. A szivattyú áramát 50-100 mAh tartományba kell állítani. Ahhoz, hogy teljes mértékben ki tudja használni az akkumulátor erejét, nagy áramerősséggel kell töltenie. Ha a maximális teljesítményre van szükség, az akkumulátort kis áramerősséggel töltik normál mód. A Ni-Cd akkumulátorok töltésének mérlegelése után minden felhasználó képes lesz megfelelően végrehajtani ezt a folyamatot.

Annak ellenére, hogy az EU-ban ez év óta betiltották a nikkel-kadmium akkumulátorok gyártását, ezeket a fáradhatatlan munkásokat még mindig számos olcsó és nagy teljesítményű autonóm eszközben (csavarhúzó, elektromos borotva, zseblámpa) használják.

Még ha a használati útmutató nem is mond semmit a készülék akkumulátorának típusáról, meglehetősen egyszerű megállapítani, hogy a nikkel-kadmium akkumulátor szolgál áramforrásként - leggyakrabban a töltési idő a tartományban van feltüntetve. 5-12 óra, és a töltési idő letelte után a töltőt önmagában ki kell kapcsolni.

Nikkel-kadmium akkumulátorokhoz, gyorsan impulzus töltés mint lassú egyenáram. Ezek az akkumulátorok nagy teljesítményt képesek leadni, így a választás a nagy teljesítményű önálló alkalmazásokhoz. A nikkel-kadmium akkumulátorok az egyetlen olyan típusú akkumulátorok, amelyek nagy terhelés mellett is kibírják a teljes kisütést minden következmény nélkül. Más típusú akkumulátorok tökéletlen kisütést igényelnek viszonylag kis teljesítmény terhelés mellett.

A nikkel-kadmium akkumulátorok nem szeretik a hosszú távú töltést, alkalmankénti kis terhelésekkel. Időszakos teljes kisütés szükséges számukra, mint a levegő az ember számára - teljes kisülés hiányában nagy fémkristályok képződnek az elektródákon (ami az úgynevezett "memóriaeffektus" megnyilvánulásához vezet) - az akkumulátor hirtelen veszít a kapacitása. A NiCd akkumulátorok hosszú és hatékony működéséhez az akkumulátor karbantartási ciklusaira van szükség - a legtöbb ajánlás alapján teljes kisütés, majd teljes töltés - havonta egyszer, de legalább 2-3 havonta egyszer.

A nikkel-kadmium akkumulátorok a leginkább „bolondállóbbak” a modern tömegakkumulátorok közül - még csak nem is igényelnek rendszert az akkumulátorparaméterek figyelésére, ami meghatározza az olcsó és nagy teljesítményű eszközökben való felhasználásukat.

Az 5-12 óra alatti kis áramerősséggel történő töltés lehetővé teszi, hogy minden óvintézkedés nélkül végezzen töltés-kisütés-vezérlőrendszereket. Újratöltéskor az akkumulátor egyszerűen lassan veszít kapacitásából (a gyártó örömére). Ügyeljen erre, ha "bad-boy" töltőket használ (automatikus töltésvezérlő mechanizmus nélküli töltők). Ezért a legjobb, ha teljesen lemerült akkumulátort tölt fel, és szigorúan tartsa be a töltési időt, ami hosszú ideig megőrzi a NiCd akkumulátor kapacitását.

"Gyors" töltés alkalmazásakor (5 óránál rövidebb töltési idővel) kívánatos a hőmérséklet-érzékelővel ellátott töltő, mivel a töltés során az akkumulátor hőmérséklete emelkedik, a kapacitás a hőmérséklettel együtt nő, mivel a A kapacitás növekedésével a töltő újratöltheti az akkumulátort szükséges szint, ami a hőmérséklet még nagyobb növekedéséhez (az akkumulátor "termikus kifutásának" jelensége) és legalább az akkumulátor paramétereinek romlásához vezet. Hasonló helyzet áll fenn, ha az akkumulátort alacsony hőmérsékleten töltik. Hőmérséklet szenzor lehetővé teszi a töltési paraméterek eltolását az akkumulátor hőmérsékletétől függően, valamint az akkumulátor leválasztását a töltésről, ha a hőmérséklet-emelkedési sebesség meghaladja az 1 Celsius-fokot percenként, vagy amikor az akkumulátor hőmérséklete eléri a 60 Celsius-fokot, ami elkerüli a hőkiesés tragikus következményeit. .

A töltőben lévő hőmérséklet-érzékelő szükségességének szemléltetésére tudok példát mondani egy nikkel-kadmium akkumulátor két éves töltésére egy professzionális csavarhúzóhoz egy hőmérséklet-érzékelő nélküli töltőn (a képen - ez maga a töltő), amely lehetővé teszi az akkumulátor gyorsított ütemben történő feltöltését - egy óra alatt. Abban az időben a lakásban a hőmérséklet körülbelül 30 ° C volt, a töltőnek automatikusan fel kell töltenie az akkumulátort, amíg el nem éri a célfeszültséget, és automatikusan ki kell kapcsolnia, amit angolul, fehérrel a biztonsági részben leírtak. Reggel a készlet első akkuja minden túlzás nélkül fel lett töltve - 50 perc után kikapcsolt a töltő, estefelé a második akkumulátor meglepetést okozott a töltésnél: a töltőben lévő hőmérséklet-érzékelő hiánya miatt az akkumulátor hőgyorsítási módba lépett. Mivel a töltés felgyorsult, a problémát későn vették észre - amikor az akkumulátor füstölni kezdett, és forró elektrolitot kezdett permetezni. A hálózatról gyorsan leválasztott töltőt sikerült megmenteni. Az akkumulátor sokáig kínok között horkantott, megpróbálva a lehető legtöbb kárt okozni, amikor egy másik világba távozott, de ez nem sikerült, és a kár csak az akkumulátor költségére korlátozódott - 15 USD. Azóta a töltő egy időzítőn keresztül csatlakozik a hálózathoz.

Hiányosságaik ellenére a nikkel-kadmium akkumulátorok még mindig léteznek köztünk. Remélem, hogy a cikkben bemutatott elméletek és gyakorlati tapasztalatok egy része lehetővé teszi az olvasó számára, hogy a lehető legtöbbet hozza ki készüléke nikkel-kadmium akkumulátorából, amire képes.

Nikkel-kadmium akkumulátor(NK) az egyik legrégebbi és leginkább tanulmányozott típus kémiai források jelenlegi. A nikkel-kadmium kémiai rendszert 1899-ben Waldemar Junger javasolta, ami a történelem során az NC-t a második helyre tette az ólom-savas akkumulátorok után. Viszonylag rövid idő elteltével az NK akkumulátorokat az ipar különböző területein kezdték aktívan használni, és a zárt nikkel-kadmium akkumulátorok (NKG) gyártására szolgáló eljárás feltalálása után a teljesítmény erőteljes javulása következett, ami tovább bővítette a hatókört. az NKG.

Ez az oka annak, hogy a JSC NIAI Istochnik a legmagasabb fogyasztói jellemzőkkel rendelkező NKG akkumulátorok gyártására specializálódott:

• Nincs szükség karbantartásra
• Nincs gáz és elektrolit felszabadulása
• Bármilyen pozícióban való munkavégzés képessége
• Ellenáll a nehéznek éghajlati viszonyok
• Mechanikai szilárdság és ellenállás a túltöltéssel szemben
• Hosszú élettartam (akár 7 év)
• Magas töltésmegtartás és nagy teljesítményű stabilitás.

A nikkel-kadmium akkumulátor két működő elektródából áll. Kisütt állapotban a pozitív elektród nikkel-oxid-hidrátot, a negatív elektróda kadmium-hidroxidot tartalmaz. Az elektródák és a szeparátor kellően nagy porozitásúak, és lúg vizes oldatával vannak impregnálva.

Az akkumulátorban fellépő fő reakciót a következő egyenlet írja le:

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

A töltés során az elektródák aktív tömegéből víz kerül az elektrolitba, ami az elektrolitot hígítja és térfogatát növeli. A kisülés során fordított folyamat megy végbe.

A pozitív elektród töltésének végén az oxigénfejlődés mellékreakciója következik be:

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

A pozitív elektródán felszabaduló oxigén a negatív elektródán ionizálódik.

Az akkumulátorok és akkumulátorok tervezése (AB)

elektródák. A lezárt prizmás nikkel-kadmium akkumulátorok szinterezett (fém-kerámia) elektródákat használnak, amelyek egy nyújtható nikkelrácsból készült szubsztrátumból állnak, amelyre egy erősen porózus nikkelréteget raknak le. A porózus réteget kémiai impregnálással töltik fel aktív masszával. A közelmúltban a poliuretán hab nikkelezésével nyert nikkelhabot, majd redukáló környezetben végzett lágyítással nyerik, elektródák alapjaként használták. Egy aktív elektródmasszát habnikkelbe kennek.

Elemek. A zárt akkumulátorokat fém tokban gyártják. A prizmatikus akkumulátorok fúróinak tömítése általában gumigyűrűk segítségével történik. Elválasztóként polivinil-kloridból, polipropilénből, poliamidból, nylonból és egyéb anyagokból készült szöveteket és nem szőtt anyagokat (filcek, filcek) használnak. Több réteg különböző anyagból készült elválasztó kombinálható.

Zárt akkumulátorokban a negatív elektróda kapacitásának nagyobbnak kell lennie, mint a pozitívé. A kísérletileg meghatározott teljesítményaránynak legalább 1,2-nek kell lennie. Ez az arány elkerüli a hidrogénfejlődést a negatív elektródán.

Elektrolitként 20-40%-os KOH-oldatot használnak LiOH hozzáadásával. Az elektrolit specifikus összetételét az üzemi hőmérséklettől függően választják ki. Ha az akkumulátorokat negatív hőmérsékleten történő működésre tervezték, akkor a KOH koncentrációja megnő, és a LiOH-tartalom nullára csökken. A teljesítmény javulása emelkedett hőmérséklet 20-30%-os KOH-oldattal, 15-50 G/l LiOH hozzáadásával érhető el. Zárt akkumulátoroknál nagy jelentősége van az elektrolit mennyiségének helyes megválasztásának, amit az akkumulátor működési körülményei is meghatároznak. A töltés során felszabaduló oxigén elnyeléséhez szükséges, hogy a negatív elektróda és a szeparátor pórusterének egy része elektrolitmentes legyen. A túl sok elektrolit lelassítja az oxigénfelvételt, és az akkumulátor meggörbülhet töltés közben (amikor töltés történik idővel), vagy idő előtt leválik a töltésről, ha a nyomásriasztás aktiválódik. Elégtelen mennyiségű elektrolit esetén, különösen alacsony töltőáram és magas környezeti hőmérséklet mellett, az akkumulátor úgynevezett „termikus kifutóba” kerülhet, amikor a megnövekedett oxigénionizációs sebesség miatt az akkumulátor felmelegszik, mivel aminek következtében a rajta lévő feszültség csökken. Az elektrolit mennyiségének még nagyobb csökkenésével ez elkezdi befolyásolni az akkumulátor kisülési jellemzőit. A különböző típusú akkumulátorokban az elektrolit mennyisége 2-4 cm 3 /Ah között változik. Az elektrolit koncentrációjának növekedésével a sűrűsége növekszik, és a térfogat csökken.

Elemek. Az akkumulátorok akkumulátorba való rögzítésének biztosítania kell, hogy mechanikai túlterhelés esetén egyikük se mozduljon el. A zárt akkumulátorok helye a térben tetszőleges, de nem ajánlott a fedelet letenni, különösen a vészszelepes akkumulátoroknál, mert. a töltés végén az elektródablokk elektrolitjának egy része az akkumulátor fedelére folyik. Az elemek közötti csatlakozásokat úgy kell kialakítani, hogy a feszültségveszteség minimális legyen, és ne okozzon mechanikai igénybevételt az akkumulátorok áramvezetékein. Közvetlenül a házhoz vagy az elemtartó fedeléhez forrasztás nem megengedett. A lezárt akkumulátorokból származó akkumulátoroknál ajánlatos következtetéseket levonni minden akkumulátorról, kétvezetékes áramkör szerint, amelyek segítségével elemenként további kisütés és az akkumulátor feszültségének szabályozása történik. Ha az elemenkénti szabályozás nehézségeket okoz, akkor megengedett a feszültség szabályozása 2-5 elemből álló csoportokon. Az egyes csoportok feszültségét szabályozni kell automata készülék, amely a megengedett legnagyobb feszültség elérésekor leállítja a kisülést. A készülék saját szükségletekre való fogyasztásának minimálisnak kell lennie működés közben, és nullával egyenlőnek kell lennie, ha az akkumulátort a termék részeként tárolják. A beállítási értékeknek a következőknek kell lenniük:

• egy akkumulátorhoz - (0,5 ± 0,4) V,
• két akkumulátorhoz - (1,7 ± 0,3) V,
• három akkumulátorhoz - (2,8 ± 0,2) V,
• négy akkumulátorhoz - (3,8 ± 0,2) V,
• öt akkumulátorhoz - (5,0 ± 0,2) V.

Ha az akkumulátorban nincs több mint öt akkumulátor, a feszültségszabályozás az akkumulátor kapcsain történik. Ha az akkumulátor nincs ugyanannyi csoportra osztva, akkor több akkumulátor keresztmonitorozása is elfogadható szomszédos leválasztó eszközökkel.

Az akkumulátorok és elemek megnevezése

Az elemek nevében szereplő betűk NK elektrokémiai rendszert (nikkel-kadmium) jeleznek. Levél G az akkumulátorok kialakításához kapcsolódnak - lezárt. A kötőjelen keresztül megjelenő betűk után írja le az akkumulátor névleges kapacitását. A névleges kapacitás értéke mögött a kisütési módot jelző betűk találhatók: NAK NEK - rövid (kevesebb, mint 1 óra), VAL VEL - közepes (2-8 óra), D - hosszú (10-20 óra). Levél A olyan esetekben telepíthető, amikor az akkumulátor nyomásérzékelővel van felszerelve. Számok előtte betűjelölés az akkumulátorok az akkumulátorban lévő elemek számának felelnek meg. Egyes esetekben a kijelölés végén rögzítésre kerül az éghajlati változat és az elhelyezés kategóriája.

1993 óta vezetik be GOST 26367.3-93 (IEC 622-88) zárt prizmás nikkel-kadmium akkumulátorokhoz, amely a vonatkozó IEC szabvány közvetlen alkalmazása, amely a következő akkumulátor-jelöléseket írja elő latin betűkkel. Első levél K a nikkel-kadmium elektrokémiai rendszerre utal. Ezután a test alakját jelző betűk egyikét írják: VAL VEL - prizmás (zárt), R-B - lemez. Ezt követően a lezárt prizmatikus akkumulátorok esetében a pozitív tábla típusa fel van tüntetve: R - lamellás, S - szinterezett (cermet). Ezután minden akkumulátortípusnál rögzítésre kerül a kisütési mód: L - hosszadalmas, M - átlagos, H - rövid, x - ultrarövid, amely után a prizmatikus akkumulátorok névleges kapacitását, a lemezes és hengeres akkumulátorok átmérőjét és magasságát (egy töredéken keresztül) jelzik. Lemezelemek esetén a méretek tizedmilliméterben vannak megadva. A jelölés végén a hőmérséklet-ellenállási osztályt rögzítjük. I. osztály - hőmérséklet -30 és 50 ° C között (megjelölés nélkül); II. osztály - -40 és 60 °C között; III osztály - -60 és 60 o C között.

Az akkumulátor jelölése általában az akkumulátor jelöléséből áll, amelyet egy szám előz meg, amely az akkumulátorban lévő akkumulátorok számát jelzi. A végén néha megjelenik az akkumulátor klimatikus verziója (például 10NKG-8K-V1). Egyes esetekben a gyártó feltételes indexet ad az akkumulátornak (például 11MO1).

Töltési módszerek

Az akkumulátorokat általában egyenárammal töltik, míg az akkumulátorok a névleges kapacitás 105-150%-át kapják. A töltőáram általában 0,1-0,3 Cn. Zárt akkumulátoroknál a töltési idő figyelése mellett a végső töltési feszültség, a belső nyomás (nyomásriasztások segítségével) és a jelentett kapacitás (elektronikus amperóra számlálókkal) vezérlése is használatos. Egyes esetekben maximális feszültségérzékelőket használnak, amelyek működési beállítása a hőmérséklettől és (vagy) töltőáramtól függ, vagy hőreléket, amelyek jelet adnak a töltés kikapcsolására, ha a hőmérséklet egy előre meghatározott értékre emelkedik.

Bár a zárt akkumulátorok drágábbak, mint a nyitott akkumulátorok, és kifinomultabb töltő- és tesztelőberendezéseket igényelnek, működésük olcsóbb, mint a nyitott akkumulátorok, mivel a zárt akkumulátorok nem igényelnek légtelenítő berendezéseket és időszakos elektrolit-utánpótlást, ami további személyzet karbantartásával jár.

A töltés hatékonysága a hőmérséklettől és a töltőáramtól függ. A töltőáram növekedésével a töltőfeszültség nő. Zárt akkumulátorok esetén kerülni kell azokat az állapotokat, amelyek mellett a töltési feszültség eléri az 1,6 V értéket, mert. ez elősegíti a hidrogén felszabadulását. A rövid kisütési módokhoz tervezett akkumulátorok esetében a töltőáram növekedésével a kisülési kapacitás növekszik, a közepes üzemmódokra tervezett akkumulátoroknál pedig maximumon megy át. Az optimális töltés körülbelül 15-25 °C hőmérsékleten van, 0,1-0,5 Cn áramerősséggel. A töltési hőmérséklet emelkedésével és a töltőáram csökkenésével a kisütés során leadott kapacitás csökken, és a névleges érték 50-70%-a is lehet. 15-25 °C hőmérsékleti tartományban a zárt akkumulátorok 1,45 - 1,50 V állandó feszültséggel tölthetők. 1,5 V feletti feszültségnél az állandó feszültségű töltés nem javasolt, mert. A túlmelegedés következtében az akkumulátorok túltöltöttek lehetnek. Az akkumulátorok túltöltése, ha állandó feszültségforrásról tölti őket, veszélyes a "termikus kifutásnak" nevezett jelenség miatt. Lényege abban rejlik, hogy amikor az akkumulátorok teljesen fel vannak töltve, akkor az összes áramot a pozitív elektródon lévő oxigén felszabadítására fordítják, az oxigén nagy része viszont a kadmium elektródán abszorbeálódik, aminek következtében szinte minden átmenő elektromos áram hővé alakul, és az akkumulátor gyorsan elindul. A hőmérséklet emelkedésével az akkumulátorok feszültsége csökken, ami a töltőáram növekedéséhez és további lavinaszerű felmelegedéshez vezet. Ha szobahőmérsékleten a nyitott akkumulátorok "termikus kifutása" 1,7 V-hoz közeli feszültségnél kezdődik, akkor hosszú túltöltés után, túlmelegedés kíséretében, 1,3 V-os feszültségnél kezdődhet meg a hőkifutás. Ez általában hosszú töltés közben következik be állandó feszültség, amikor az akkumulátor melegítése következtében a negatív elektródán az oxigénionizációs áram annyira megnövekszik, hogy a szeparátoron áthaladó oxigén és az elektródblokkból való oxigénkilépés sebessége összehasonlíthatóvá válik. Több ciklus után ilyen körülmények között a kadmium elektródát olyan mértékben passziválják, hogy töltés közben hidrogén szabadul fel. Zárt akkumulátoroknál 1,7 V alatti feszültségnél megindulhat a termikus kifutás, mivel ezekben a töltés során felszabaduló összes oxigént az akkumulátoron belül kell elnyelni. A hőkiütés elkerülése érdekében helyezze az akkumulátort távol hőforrásoktól (motorok, nagy teljesítményű készülékek stb.). ), gondosan válassza ki a töltési módot, és hajtsa végre a töltést automatizált állványokon, amelyek többféle védelemmel rendelkeznek (töltési idő, feszültség, áram, kapacitás stb. szerint). Szükséges, hogy a feszültségstabilizációs hiba legfeljebb ±1%. A töltési feszültség kiválasztásakor szükséges, hogy az akkumulátor névleges kapacitásának 110 - 150%-ának bejelentése után az érték töltőáram nem haladta meg a 0,02 - 0,003 Sn A értéket. Magas feszültségű töltés csak úgy használható, hogy egyidejűleg korlátozza annak időtartamát. Alacsony hőmérsékleten az állandó feszültségű töltés a töltőáramok jelentős csökkenése miatt veszít hatékonyságából.

Ha az akkumulátorokat párhuzamosan csatlakoztatják, akkor azokat leválasztó diódákon keresztül kell tölteni, vagy minden akkumulátort a saját akkumulátorához kell csatlakoztatni. töltő. Az akkumulátorokat nem szabad hosszú ideig feltöltött vagy félig feltöltött állapotban tárolni (kivéve természetesen a tároló akkumulátorokat), mert. az akkumulátorok önkisülési áramának különbsége miatt a töltési fokozat kiegyensúlyozatlansága jelentkezhet, ami egyrészt a legteljesebben feltöltött akkumulátorok túltöltésének veszélyét hordozza magában, ami az akkumulátor kapacitását csökkenti a a leginkább lemerült akkumulátorok feszültségesése. A töltési szint kiegyensúlyozatlansága az egyik akkumulátor polaritásának felcseréléséhez vezethet a kisütés során, és hidrogén szabadulhat fel az oxid-nikkel elektródán, amihez szelep vagy nyomásriasztó működése és akár az akkumulátor deformációja is társulhat. zárt akkumulátorok. A lemerült állapotban történő hosszú távú tárolás előtt ajánlatos az egyes akkumulátorokat az egyes ellenállásokon 0,1 V-nál nem magasabb feszültségre feltölteni, ami lehetővé teszi az akkumulátorok töltésének kiegyenlítését.

A nikkel-kadmium akkumulátorok élettartama

Az akkumulátor élettartamát tervezésük és működési módjuk egyaránt meghatározza. Ha egy adott típusú akkumulátor nem rendelkezik explicit tervezési hibák, akkor a működési feltételek a meghatározóak. A legtöbb esetben az akkumulátoros működés a leggyakrabban használt módszer. Az akkumulátorokat széles körben használják vészhelyzeti módok amikor a feltöltött akkumulátorokat legtöbbször feltöltött állapotban tárolják, általában kis úszóárammal, ami kompenzálja az akkumulátorok önkisülését, ill. kis kivonás kapacitás az akkumulátorok terheléshez való rövid távú csatlakoztatásához.

Az akkumulátor teljesítménye különféle kerékpározási módokban

Az üzemmód fő paraméterei a kisülési áram, a kisülési kapacitás, a túltöltés elleni védelem módszere, a töltőáram, a túltöltés elleni védelem módja, a hőmérséklet. Kisütéskor nikkel-kadmium az akkumulátorok felmelegednek, és a töltés kezdetén, mielőtt megkezdődne az intenzív oxigénfelszabadulás, lehűlnek.

A kisülési áram növekedése és a hőmérséklet csökkenése az átlagos kisülési feszültség csökkenéséhez és kapacitásvesztéshez vezet, ha a túltöltés elleni védelem a kisülés megszűnésén alapul, amikor a feszültség megfelelő szintre csökken. magas szint(magasabb, mint 1 V akkumulátoronként). Az élettartam jelentősen függ a kisütés mélységétől. Majdnem 10-szeresére csökken, ha 10-ről 70%-ra változik.

A töltőáram csökkentése a töltés időtartamának növekedéséhez és az áramkihasználási tényező csökkenéséhez vezet, aminek következtében a kisülési kapacitás csökken, különösen, ha a töltési hőmérséklet meghaladja a 30 °C-ot. A töltőáram növekedése a kisülési kapacitás csökkenéséhez is vezethet, ha a töltés leáll, amikor kellően alacsony feszültséget (kevesebb, mint 1,5 V 25 ° C-on) ér el. Az energiahatékonyság 70-85% között van, és a kisülési feszültség növekedésével, a töltőfeszültség csökkenésével és az áramhatékonyság növekedésével növekszik.

A zárt akkumulátorok élettartama a töltés végi feszültség és a kisütés végi feszültség kombinációjától is függ. A legnagyobb kapacitásveszteség a ciklus üzemmódokban jelentkezik, ahol a töltés alacsony feszültségre (kb. 1,48 V) korlátozódik, a kisütés pedig magasfeszültség(1,10 - 1,16 V). A kapacitás meglehetősen gyorsan csökken azokban az esetekben is, amikor a töltés folyamatosan leáll a nyomásriasztás hatására, és a kisülési mélység 15-20% feszültségkisülési korlátozás mellett (legalább 1,09 V). Ebben az esetben az oxigénnek nincs ideje felszívódni, és túlnyomás az akkumulátorban 123 - 147 kPa szinten van, miközben a töltési és kisütési görbék meredeksége nő. A jellemzők változása az elektródák aktív tömegének passziválásával függ össze.

A kisülési feszültség csökkenését okozhatja a Ni5Cd21 intermetallikus vegyület képződése a kadmiumelektróda aktív tömegében, amely 1,05 - 0,95 V akkumulátorfeszültség mellett kisüt (az úgynevezett "második platform" vagy "memória"). hatás"). Ennek az ötvözetnek a kialakulása leginkább a szinterezett alapok impregnálásával nyert elektródákra jellemző. Az ötvözetképződést az emelt hőmérsékleten történő töltések segítik elő. Az intermetallikus vegyület teljesen tönkremegy, ha az akkumulátort 0,8-0,5 V-ra kisütik. A legjobb, ha az akkumulátort elemenként kisütjük az ellenállással szemben, miközben az egyes akkumulátorok feszültsége nulla voltra esik a polaritás felcserélődésének veszélye nélkül. Egy elemenkénti további kisütés után az akkumulátorok kapacitása az eredetihez közeli értékre áll vissza.

A kapacitásveszteség csökken, ha a végső kisülési feszültség 1,16 V-ról 1,04 V-ra csökken, és a végső töltési feszültség 1,48 V-ról 1,54 V-ra nő. A kapacitás legnagyobb stabilizálása a végső kisülési feszültség 0,5-0,8 V-ra csökkentésével érhető el C. Az akkumulátor minden akkumulátorának nulla voltos ellenállásának további időszakos rövidzárlatával a kapacitás akár nőhet is a kezdeti értékhez képest.

Az akkumulátor teljesítménye töltés közben

A hosszú távú töltési módban elsősorban prizmás akkumulátorokat használnak. Az élettartam a töltőáramtól függően 2-15 év vagy több. Az optimális áram numerikusan 0,001 - 0,005 Sn A. A töltőáram növekedésével az élettartam és a megbízhatóság csökken. Úszó töltés üzemmódban a meghibásodások típusai megegyeznek a kerékpározással, de intenzitásuk kisebb.

Hosszabb töltés utáni első kisütéskor az akkumulátor feszültsége valamivel alacsonyabb, mint egy frissen feltöltött akkumulátoré, de néhány ciklus után gyorsan visszatér a normál szintre. A kisülési feszültség csökkenése hosszú újratöltés után a pozitív elektróda töltési szintjének csökkenésével jár.

Az akkumulátor kapacitása 10 év utáni újratöltés után akár 25%, 16 év után pedig - akár 35% -kal magasabb, mint a kezdeti, ami a pozitív elektróda kapacitásának növekedését jelzi. A szivárgó formában lévő elektrolitfeleslegben lévő elektródák kapacitásának meghatározásakor azt találták, hogy a pozitív elektród kapacitása 58-70%-kal, a negatív elektródák kapacitása pedig 10-13%-kal nőtt. A negatív elektróda kapacitása csökken. Hosszabb töltés után a negatív elektróda szinte teljes többletkapacitása feltöltött állapotban van, ezért kisütéskor az akkumulátor kapacitását nem a pozitív elektróda korlátozza, mint az élettartam kezdetén, hanem mindkét elektróda egyszer. Az akkumulátorok töltési feszültsége 10 év utáni töltés után a szokásos szinten van, és nem haladja meg az 1,5 V-ot. 16 év vezérlési ciklus utáni újratöltés után a töltési feszültség 1,55-1,58 V-ra emelkedik, és az akkumulátorok harmadában eléri az 1,6 - 1,7 V-ot, ráadásul a töltés végén 1,55-ről 1,65 V-ra emelkedés következik be, ami szintén a negatív elektróda túltöltésének a következménye. Ezeknek a jelenségeknek ugyanazok az okai, mint az akkumulátorok kerékpározásánál.

Az általunk gyártott zárt nikkel-kadmium akkumulátorok az űr-, katonai, általános ipari és háztartási készülékekben találták a legszélesebb körű alkalmazást.

Jelenleg a JSC NIAI Istochnik az egyetlen oroszországi fejlesztő és gyártó a zárt nikkel-kadmium akkumulátorokat űrjárművekhez. 10 féle NKG akkumulátort gyártunk, amelyeket 21 akkumulátorban használunk, amelyek olyan űrhajókon működnek és működnek, mint:

• nemzetközi Űrállomás
• Orbitális állomások "Mir", "Salyut" és "Almaz".
• „Mars”, „Vénusz” és „Vega” bolygóközi állomások
• A Meteor, Molniya, Astron, Nadezhda és Kosmos sorozat műholdai.

Ezenkívül az NKG típusú akkumulátorokat a stratégiai rakétaerők földi létesítményeiben, hajókon, tengeralattjárókon és egyéb olyan létesítményekben használják, ahol a körülményektől függetlenül energiára van szükség.

A nikkel-kadmium akkumulátorok osztályának vezetője,

a műszaki tudományok kandidátusa,