Akumulator niklowo-kadmowy
Akumulator niklowo-kadmowy (NiCd lub Ni-Cd) – rodzaj akumulatora, w którym elektrody wykonane są z zasadowego tlenku niklu(III) NiO(OH) (katoda) i metalicznego kadmu (anoda).
Akumulatory NiCd cechują się dość dużą wydajnością prądową, ale występuje w nich uciążliwy efekt pamięci. Powinny być rozładowywane i ładowane w pełnych cyklach, tj. zaleca się pełne rozładowanie, a po rozładowaniu należy akumulator niezwłocznie naładować nie pozostawiając go na dłużej w stanie rozładowanym. Efekt pamięci można naprawić ładowarką z funkcją refresh.
Akumulatory te były do niedawna stosowane na szeroką skalę w różnych urządzeniach przenośnych (między innymi w modelach zdalnie sterowanych (RC), modelarstwie, krótkofalarstwie i innych dziedzinach). Obecnie są prawie całkowicie wyparte przez ogniwa Ni-MH i Litowo-polimerowe. Mają mniejszą pojemność na jednostkę objętości niż podobne ogniwa Ni-MH.
Pierwsze ogniwa – akumulatorki Ni-Cd w postaci paluszków AA (R6) miały pojemność[1] 500 mAh. Obecnie najnowsze ogniwa o technologii innej niż Ni-Cd w AA mają pojemności większe niż 2000 mAh a napięcie znamionowe wynosi ok. 1,2 V.
Dla ogniwa AA R6 pojemność standardowa powinna wynosić do około 800 mAh – zbyt duża pojemność zmniejsza trwałość i wydajność prądową akumulatora.
Akumulator Ni-Cd jest do dziś najtrwalszym ogniwem miniaturowym (przy poprawnym użytkowaniu – częste doładowywanie powoduje występowanie efektu pamięci i tym samym szybkiego zużycia ogniwa), ma też niską cenę, jednakże niższa pojemność i większa masa w stosunku do przechowywanej energii powodują, że są wypierane przez nowsze typy akumulatorów – Ni-MH w formie baterii o standardowych rozmiarach (R6, R14 i podobne), gdyż charakteryzują się niemal identycznym napięciem ogniwa, bardzo dużą wydajnością prądową, oraz podobną ceną, oraz ogniw litowo-jonowych, bądź litowo-polimerowych w zastosowaniach takich jak akumulatory telefonów, laptopów, bądź zasilanie modeli zdalnie sterowanych. Te ostatnie jednak wymagają wielu układów zabezpieczających i mają ograniczoną trwałość, oraz są droższe, mimo tego zyskują na popularności dzięki niezwykle małej masie i znacznej pojemności.
Wytrzymuje około 1000 cykli ładowania i rozładowania. Zalecane ładowanie to 8 do 10 godzin prądem o wartości będącej ilorazem ładunku akumulatora w mAh przez 10.
Akumulatory są wycofywane z użycia z trzech powodów – zużyte są niebezpieczne dla środowiska[2], a liczba odpowiednich zakładów utylizacji i miejsc składowania takich akumulatorów jest niewystarczająca; drugi powód to zbyt mały zysk dla firm je produkujących – akumulator jest bardzo trwały, a cena nie jest wysoka. Poza tym mają niższą pojemność i większą masę od nowocześniejszych ogniw.
Do niedawna wydawało się, że ogniwa te nie znikną zupełnie z rynku przez wiele lat, gdyż w przeciwieństwie do ogniw niklowo-metalowo-wodorkowych mają znacznie mniejsze samorozładowanie, co umożliwia ich przechowywanie w stanie naładowanym. Niedawno jednak pojawiły się ogniwa niklowo-wodorkowe nowej generacji ze zmienionym separatorem, które wykazują się znikomym samorozładowaniem. Te nowoczesne ogniwa mają jednak mniejsze pojemności, oraz są droższe od standardowych. W przeciwieństwie do nich akumulatorki niklowo-kadmowe są stosunkowo tanie, a wiele osób w domach ma ładowarki niezdolne ładować akumulatorów Ni-MH.
Akumulatory tego typu są nadal stosowane w najcięższych zastowaniach, a także w środowiskach zagrożonych wybuchem. Są one (Ni-Cd) odporne na złe warunki pracy czyli wysoką temperaturę (40° C) i przeładowania. Nie mają tendencji do eksplozji przy wysokiej temperaturze. Dzięki temu są one dobrym źródłem energii w trudnych warunkach eksploatacji.
Spotykane oznaczenia: KR3, KR6, KR14 itd. (analogicznie do R3, R6, R14 itd.); KR11/45 (rozmiar R3), KR15/51 (rozmiar R6).
[edytuj] Procesy elektrodowe
- katoda: zasadowy tlenek niklu(III), NiO(OH)
- anoda: kadm, Cd
- elektrolit: wodorotlenek potasu, KOH
Reakcje zachodzące podczas rozładowania ogniwa:
- anoda: Cd + 2OH- → Cd(OH)2 + 2e-
- katoda: NiO(OH) + H2O + e- → Ni(OH)2 + OH-
Sumarycznie:
- 2NiO(OH) + Cd + 2H2O → 2Ni(OH)2 + Cd(OH)2
W trakcie ładowania kierunek reakcji jest odwrotny.
Przypisy
- ↑ Pojęcie pojemność, tradycyjnie odnoszone do akumulatorów, dotyczy kondensatorów i wyrażane jest w faradach, natomiast akumulatory cechuje ładunek wyrażany w amperogodzinach [Ah], dających się przeliczyć na kulomby [C], będące jednostkami układu SI.
- ↑ Kadm jest jednym z czterech najbardziej toksycznych metali ciężkich
[edytuj] Bibliografia
prof. dr hab. Andrzej A. Czerwiński: Współczesne chemiczne źródła prądu. Wydawnictwa Szkolne i Pedagogiczne. [dostęp 2010-11-07].
|
||||||||||||||||
