Baterias de níquel-cádmio ou baterias

As baterias de níquel-cádmio são fontes secundárias de energia elétrica inventadas por Waldmar Jungner. No final do século XIX, na Suécia, o dispositivo consistia em uma carcaça, dois eletrodos — ânodo e cátodo —, um separador e um eletrólito. Ele diferia de outras baterias no material usado para fabricar os eletrodos e na solução eletrolítica. Essas diferenças impactam significativamente as características técnicas da bateria.

Princípio de projeto e funcionamento

As baterias de níquel-cádmio (NiCd) funcionam com base no princípio da conversão de energia química em energia elétrica por meio de reações reversíveis de hidróxido de níquel (NiOOH), cádmio (Cd) e água (H₂O).₂O). Como resultado, forma-se hidróxido de níquel Ni(OH)₂.₂ e Cd(OH)₂, aparece EMF.

Reações químicas que ocorrem em uma bateria:

Durante o carregamento: 2Ni(OH)₂+ Cd(OH)₂ → 2NiOOH + Cd + 2H₂O

Durante a descarga: 2NiOOH + Cd + 2H₂O → 2Ni(OH)₂+ Cd(OH)₂

As baterias de níquel-cádmio são fabricadas em uma caixa metálica densa, dentro da qual os eletrodos de níquel e cádmio são separados por um separador, e uma solução alcalina (hidróxido de potássio) serve como eletrólito. O ânodo é uma folha ou malha de arame de aço revestida com uma mistura de hidróxido de níquel e um material condutor. O cátodo também é uma malha ou folha de aço, com metal esponjoso de cádmio prensado nas células.

Variedades

Baterias de níquel-cádmio De acordo com sua forma, eles são:

1. Os cilíndricos receberam um segundo nome: "bancos".
2. Plano - disco ou "tablet"

A gama de tamanhos cilíndricos consiste em vários tipos padrão básicos:

Designação	Diâmetro, mm	Comprimento, mm	Peso, g
UM	17	50	32
AA	14.2	50	21
AAA	10,5	44,5	10
1/2 SC	23	26	30
SC (sub C)	23	43	52
C	26	46	72
D	33	58	105-145
F	33	91	231
SF (super F)	41,4	89,1	393

 

As baterias de disco ou "tabletes" eram bastante populares nos países do antigo URSSOs análogos modernos de cádmio dos "tabletes" soviéticos são usados ​​em relógios, flashes fotográficos, aparelhos auditivoscâmeras, lanternas.

Características

1. A tensão nominal de um elemento é de 1,2 V.
2. Faixa de temperatura de operação: de +40 a -50^OCOM.
3. A possibilidade de ciclos completos de carga e descarga varia de 100 a 1000, enquanto os modelos modernos e aprimorados chegam a 2000 ciclos.
4. A taxa de alta a pedido do paciente é de cerca de 10% ao mês.

Vantagens

As baterias de níquel-cádmio apresentam diversas vantagens em relação a outras:

• Possibilidade de operação em temperaturas abaixo de zero.
• Velocidade de carregamento rápida e descarga lenta da bateria.
• Operação em condições industriais extremas (resistência a choques, impactos, cargas elevadas, poeira abundante e temperaturas abaixo de zero).
• Múltiplos ciclos de carga e descarga – 1000 ou mais.
• Longa vida útil - até 10 anos.
• Longa vida útil, mesmo sem carga – cerca de 5 anos.
• Custo relativamente baixo.

Imperfeições

As desvantagens incluem:

• O efeito memória é a perda de capacidade que ocorre ao carregar uma bateria de cádmio que não está completamente descarregada.
• A toxicidade do conteúdo interno significa que as normas de segurança ambiental devem ser observadas durante o descarte.
• Autodescarga - após um ano de armazenamento, uma bateria de níquel-cádmio totalmente carregada estará completamente descarregada.
• O processo de recuperação da bateria após armazenamento prolongado requer vários ciclos completos de carga e descarga.
• A tensão mínima de uma única célula é de 1,2 V. Para aumentar a tensão de saída da bateria, várias células são conectadas em série.

Aplicativo

Baterias de cádmio, Devido às suas características, são utilizados em dispositivos com alto consumo de corrente e elevadas cargas de operação:

• Transporte fluvial e marítimo.
• Transporte aéreo - aviões, helicópteros.
• Transporte elétrico terrestre - bondes, trólebus.
• Equipamento militar.
• Produção industrial - carros elétricos.
• Ferramentas elétricas - furadeiras, chaves de fenda.
• Eletrodomésticos - barbeadores elétricos, lanternas.
• Engenharia de rádio – intercomunicadores portáteis, brinquedos controlados por rádio.

Conclusões e recomendações

• As baterias de níquel-cádmio (Ni-CD) não aquecem durante o funcionamento porque as reações químicas internas são endotérmicas, ou seja, o calor gerado é absorvido. Essa propriedade reduz o risco de superaquecimento e prolonga sua vida útil.
• A presença de um invólucro hermético, capaz de suportar influências externas agressivas (variações de temperatura e pressão, destruição química), torna as baterias de níquel-cádmio resistentes à combustão espontânea.
• Em instalações industriais, as baterias de cádmio continuam a funcionar de forma confiável por 10 a 20 anos, apesar dos novos modelos modernos, e, portanto, não necessitam de substituição.

Para prolongar a vida útil das baterias de níquel-cádmio, elas precisam ser carregadas corretamente:

• Para um carregamento de alta qualidade, é necessário utilizar carregadores especiais (ZU).
• Não é recomendável carregar uma bateria que não esteja completamente descarregada - ocorrerá cristalização, a área da superfície da substância diminuirá e... capacidade.
• Recargas constantes - resultantes do superaquecimento e da diminuição da quantidade de água no eletrólito - levarão à destruição dos eletrodos e do separador.
• A carga insuficiente reduzirá a vida útil da bateria NiCd.
• Para eliminar o "efeito memória", a capacidade da bateria deve ser restaurada através de vários ciclos de carga e descarga.
• O processo de carregamento é melhor realizado a uma temperatura de 20^OCOM.