Никал-кадмијумска батерија је извор једносмерног напона. Због својих својстава и предности преузима олово киселине батеријама на бази и све популарнија у новије време. Мали је, компактан, лако се путује од једног места до другог. Општа употреба ове батерије су играчке, калкулатори, мали Једносмерни мотори итд. Принцип је исти као и батерије на бази оловних акумулатора. Метал се ваља са слојевима кадмијума и сепаратора и одржава у редокс редовима тако да хемијска реакција производи једносмерни напон. Батерије су већ дуго популарне и у настојању да се повећа ефикасност батерије користи се све више хемијских елемената. То чини конструкцију компактном.
Шта је то никл-кадмијумска батерија?
То је уређај који производи једносмерни напон заснован на хемијској реакцији између укључених супстанци. У никл-кадмијумској батерији редокс материјал се користи као основа, а око њега се користи слој никла и сепаратор. Напон никл-кадмијумске ћелије је око 1,2 В. Када су повезане у серију, обично се спакују 3 до 4 ћелије да би се добио излаз од 3,6 до 4,8 В
Дизајн никл-кадмијумске батерије
Теорија никл-кадмијумских батерија
Принцип рада никл-кадмијумске батерије је исти као и код осталих батерија. Да би се побољшала ефикасност, користе се никл и кадмијум. Батерија је извор једносмерног напона, па се стога мора састојати од две потенцијалне тачке, тј. Позитивне и негативне или такође назване анода и катода. У никл-кадмијумској батерији, прво се око редокс-а држи слој никал-оксида НиО2.
Овај слој никловог оксида делује као катодни слој. Изнад слоја оксида никла задржава се слој КаОХ који делује као сепаратор. Мора се напоменути да овај слој за раздвајање мора бити натопљен водом или влажним. Његова сврха је да обезбеди потребне ОХ негативне јоне за хемијску реакцију. Изнад слоја за раздвајање постављен је кадмијум. Слој кадмијума делује као анода за никл-кадмијумску батерију. Тхе дијаграм никл-кадмијумских батерија приказано је доле.
Дијаграм никл-кадмијумске батерије
Као што је приказано, на дијаграму, никал делује као позитивна електрода колекционар а слој кадмијума делује као колектор негативног слоја. Слој за раздвајање између два слоја састоји се од КОХ или НаОХ. Његова сврха је да обезбеди ОХ јоне. Поред њих, он се такође састоји од сигурносног вентила, заптивне плоче, изолационог прстена, изолационе заптивке и спољног кућишта.
Сврха изолационог прстена је да обезбеди изолацију између два слоја. Заптивка изолатора је место где се изолациони прстен држи у близини. Слој за раздвајање је повезан са овим прстеном. Спољни случај служи за заштиту унутрашњих слојева од спољних фактора као што су оштећења и неправилно руковање батеријом. Мора се напоменути да је због хемијских реакција које се одвијају у тесту увек опасно радити са батеријом.
Кућиште батерије се никада не отвара јер су сви слојеви изложени и то може нанети штету особи која користи. Слично томе, када се не користи, препоручује се уклањање батерије из уређаја.
Једначине никл-кадмијумске батерије
Хемијске једначине које представљају хемијску реакцију могу се дати као
Прва једначина представља реакцију између катодног слоја никла и сепаратора. Даје излаз ОХ јона никљевог оксида. Потреба за слојем сепаратора, као што је претходно поменуто, обезбеђује јоне ОХ потребне за хемијску реакцију. За обезбеђивање Х20, сепарациони слој је натопљен водом за почетну реакцију. Касније се Х2О добија као један од нуспроизвода.
На страни аноде, слој кадмијума се такође комбинује са јонима ОХ који се добијају из слоја сепаратора. Резултат тога су кадмијум оксид и електрони. Може се приметити да се електрони у обе једначине поништавају. Такође, јони ОХ се поништавају. Једначина подсетника дата је трећом једначином, где се никал комбинује са кадмијумом и водом. Резултат је оксид никла и кадмијум оксид.
Распон температуре никл-кадмијумске батерије
Распон температуре за никл батерију је 0 до 45 степени Целзијуса током пуњења и -20 до 65 степени Целзијусових током пражњења. Изнад овог температурног опсега, батерија не ради, па чак постоје и шансе за експлозију.
Токсичност никал-кадмијумске батерије
Никал-кадмијумска батерија је врло токсична за људско тело. Кадмијум је тешки метал који представља неколико ризика за људско тело. Кадмијум има чак и физиолошки ефекат на систем. Просечно присуство кадмијума у људском телу је приближно 1 микрограм по литру. Директно делује на дигестивни систем. Слично томе, никл је такође отрован за људски респираторни систем.
Напон никл-кадмијумске батерије
Генерално, сваки напон за никл-кадмијумску батерију био би приближно 1,2 В. Број ћелија је повезан редно или паралелно да би се добио потребан напон. Осим напона, његова специфична енергија је око 50-60 Вх по кг. Ово је умерено високо од никал-гвожђа, али релативно мање од никл-цинк и никл-метал-хидридних батерија.
Специфична снага је 200 В по кг. Ово је умерено високо од никал-гвожђа, али релативно мање од никал-цинк и никл-метал-хидридних батерија. За никл-металне батерије је око 170-1000. За никл-гвожђе батерије је око 100. Енергетска ефикасност је око 70-75%. Ово је умерено високо од никал-гвожђа, али релативно мање од никал-цинк и никл-метал-хидридних батерија. За никл-металне батерије је око 70-80%. За батерије од никл-гвожђа то је око 60-70%.
Изградња никл-кадмијумске батерије
Конструкционо, никл-кадмијумска батерија је иста као и батерије на бази оловне киселине. Састоји се од три основна слоја. Први је слој никла, затим слој сепаратора и слој кадмијума. Никал делује као колектор позитивне електроде, а слој кадмијума као колектор негативног слоја.
Слој за раздвајање између два слоја састоји се од КОХ или НаОХ. Његова сврха је да обезбеди ОХ јоне. Поред њих, он се такође састоји од сигурносног вентила, заптивне плоче, изолационог прстена, изолационе заптивке и спољног кућишта. Сврха изолационог прстена је да обезбеди изолацију између два слоја. Заптивка изолатора је место где се изолациони прстен држи у близини. Слој за раздвајање је повезан са овим прстеном.
Спољни случај служи за заштиту унутрашњих слојева од спољних фактора као што су оштећења и неправилно руковање батеријом. Мора се напоменути да је због хемијских реакција које се одвијају у тесту увек опасно радити са батеријом. Слојеви заједно са слојем сепаратора формирају потребну хемијску реакцију и чине потенцијалну разлику.
Никал-кадмијумска батерија ради
Рад никл-кадмијумске батерије заснован је на хемијској реакцији која се одвија између слојева. Батерија која је извор једносмерног напона састоји се од два прикључка, тј. Аноде и катоде. Приликом израде батерије прво се на редоксу задржава слој кадмијума. Слој кадмијума делује као катодни терминал. Кадмијум је један од тешких материјала и има добра проводљива својства. Изнад слоја кадмијума задржавају се слојеви сепаратора.
Сврха слоја за раздвајање је да обезбеди потребне ОХ јоне за хемијска реакција . Јони ОХ су потребни за реакцију између катодног слоја никла и сепаратора. Даје излаз ОХ јона никљевог оксида. Потреба за слојем сепаратора, као што је претходно поменуто, обезбеђује јоне ОХ потребне за хемијску реакцију. За обезбеђивање Х20, сепарациони слој је натопљен водом за почетну реакцију.
Касније се Х2О добија као један од нуспроизвода. На страни аноде, слој кадмијума се такође комбинује са јонима ОХ који се добијају из слоја сепаратора. Резултат тога су кадмијум оксид и електрони. Може се приметити да се електрони у обе једначине поништавају. Такође, јони ОХ се поништавају. Једначина подсетника дата је трећом једначином, где се никал комбинује са кадмијумом и водом. Резултат је оксид никла и кадмијум оксид. Хемијску реакцију прати проток електрона који узрокује разлику потенцијала на два терминала.
Типови никл-кадмијумских батерија
Класификација никал-кадмијумских батерија врши се само на основу величине и расположивог напона. На основу величине може бити величине ААА, АА, А, Цс, Ц, Д или Ф. Све ове величине имају различите спецификације излазног напона. Неки од њих су цилиндричног облика цеви, а неки су у правоугаоном спољном кућишту у облику кутије.
Предности и мане
Предности никл-кадмијумске батерије су
- Пружа велику струјну снагу
- Подноси прекомерно пуњење
- Подноси до 500 циклуса пуњења
Мане никл-кадмијумске батерије су
- Кадмијум није еколошки прихватљив материјал
- Мања толеранција на температуру у поређењу са другим батеријама.
Примене никл-кадмијумских батерија
Има разне апликације попут играчака, малих једносмерних мотора, калкулатора, вентилатора, рачунара итд.
Отуда смо видели апликације, рад и детаље никл-кадмијумска батерија . Мора се видети који су други материјали који се могу комбиновати са никлом, јер кадмијум има опасне ефекте.
