Щелочные никель-кадмиевые батареи были изобретены еще в 1899 году Вальдмаром Юнгнером (Waldmar Jungner). Однако материалы для производства таких батарей стоили дороже материалов для производства батарей других типов. Поэтому в то время широкого применения они не нашли.
Щелочные никель-кадмиевые аккумуляторы, краткое описание, применение, основные преимущества и недостатки.
Только в 1932 году была разработана технология нанесения активного материала пластин путем осаждения на губчатый (пористый) покрытый никелем электрод. А в 1947 году начались работы над созданием герметичных никель-кадмиевых аккумуляторов, в которых была реализована возможность рекомбинации газов, выделявшихся в процессе заряда, без их отвода. Конечным результатом этих работ и стало появление герметичных никель-кадмиевых аккумуляторных батарей, используемых и в настоящее время.
Среди перезаряжаемых аккумуляторных батарей, никель-кадмиевые до сих пор остаются востребованным типом батарей, применяемых в качестве источника питания различной аппаратуры. Они «любят» быстрый заряд, медленный разряд до состояния полного разряда и подзарядку импульсами тока, в то время как аккумуляторы других типов предпочитают частичный разряд и умеренные токи нагрузки.
Никель-кадмиевые аккумуляторы — сильный, усердный и молчаливый работник. Это единственный тип аккумуляторов, которые способны работать в самых жестких условиях. Они не избалованы необходимостью днями «сидеть» в зарядном устройстве и использоваться случайно для выполнения эпизодической работы.
Для никель-кадмиевых аккумуляторов крайне необходим полный периодический разряд. Если его не делать, на пластинах элементов формируются крупные кристаллы, существенно снижающие их емкость. Так называемый «эффект памяти». В настоящее время никель-кадмиевые аккумуляторы начинают уступать первенство аккумуляторным батареям новых типов, имеющих более высокие энергетические плотности и в которых используются менее токсичные металлы и соединения.
При заряде (левая часть формулы) и разряде (правая часть) никель-кадмиевой аккумуляторной батареи протекают химические реакции:
Cd + 2NiOOH + 2Н2О Cd(OH)2 + 2Ni(OH)2.
Преимущества никель-кадмиевых аккумуляторных батарей:
Возможность быстрого и простого заряда, даже после длительного хранения.
Большое число циклов заряд/разряд. При правильной эксплуатации — более 1000 циклов.
Хорошая нагрузочная способность и возможность работы при низких температурах.
Большой срок службы.
Длительные сроки хранения при любой степени заряда.
Простота хранения и транспортировки.
Способны работать в широком температурном диапазоне от минус 60 до плюс 70 градусов.
Сохранение высокой емкости при низких температурах.
Наибольшая приспособленность для работы в жестких условиях эксплуатации.
Нечувствительны к грубому механическому и электрическому обращению (вибрациям, ударам, глубоким разрядам, перезаряду и недозаряду).
Низкая цена.
Широкий выбор аккумуляторных батарей различного конструктивного исполнения и емкости.
Недостатки никель-кадмиевых аккумуляторных батарей:
Относительно низкая по сравнению с новыми типами аккумуляторных батарей энергетическая плотность.
Никель-кадмиевые аккумуляторы имеют эффект памяти. Поэтому возникает необходимость проведения периодических работ по его устранению.
Токсичность применяемых материалов, что отрицательно сказывается на экологии. Некоторые страны ограничивают использование батарей этого типа.
Относительно высокий саморазряд. После хранения обязателен цикл заряда.
По материалам книги Аккумуляторы.
Хрусталев Д.А.
