2.1. Никель-кадмиевые аккумуляторные батареи
Фото 2.1 |
Щелочные никель-кадмиевые батареи были изобретены еще в 1899 г. Вальдмаром Юнгнером (Waldmar Jungner). Однако материалы для производства таких батарей стоили дороже материалов для производства батарей других типов, и поэтому в то время широкого применения они не нашли. Только в 1932 г. была разработана технология нанесения активного материала пластин путем осаждения на губчатый (пористый) покрытый никелем электрод. А в 1947 г. 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 ра-
12
Никель-кадмиевые и никель-металлгидридные батареи
Никель-кадмиевые и никель-металлгидридные батареи
13
бот и стало появление герметичных никель-кадмиевых аккумуляторных батарей, используемых и в настоящее время.
Среди перезаряжаемых батарей никель-кадмиевые до сих пор остаются наиболее востребованным типом батарей, применяемых в качестве источника питания радиостанций, аппаратуры скорой медицинской помощи, профессиональных видеокамер и электроинструментов. Они «любят» быстрый заряд, медленный разряд до состояния полного разряда и подзарядку импульсами тока, в то время как батареи других типов предпочитают частичный разряд и умеренные токи нагрузки. Никель-кадмиевая батарея — сильный, усердный и молчаливый работник. Это единственный тип батарей, 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 батарей 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 эти батареи составляют примерно 50 % всех аккумуляторных батарей, выпускаемых для портативного оборудования. Однако они начинают уступать первенство 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 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 дли
тельного хранения;
• большое число циклов заряд/разряд: при правильной экс
плуатации — более 1000 циклов;
• хорошая нагрузочная способность и возможность работы
при низких температурах;
• длительные сроки хранения при любой степени заряда;
• простота хранения и транспортировки (многие авиакомпа
нии по перевозке грузов не предъявляют к таким батареям
никаких дополнительных требований);
• сохранение высокой емкости при низких температурах;
• наибольшая приспособленность для работы в жестких
условиях эксплуатации;
• низкая цена;
• широкий выбор батарей различного конструктивного ис
полнения и емкости (большинство элементов таких бата
рей цилиндрические).
Недостатки никель-кадмиевых аккумуляторных батарей:
• относительно низкая по сравнению с новыми типами ак
кумуляторных батарей энергетическая плотность;
• присущий этим батареям эффект памяти и необходимость
проведения периодических работ по его устранению;
• токсичность применяемых материалов, что отрицательно
сказывается на экологии, и некоторые страны ограничива
ют использование батарей этого типа;
• относительно высокий саморазряд — после хранения обя
зателен цикл заряда.