Íèêåëü-êàäìèåâûé àêêóìóëÿòîð
Íèêåëü-êà́äìèåâûé àêêóìóëÿ́òîð (NiCd) â âòîðè÷íûé õèìè÷åñêèé èñòî÷íèê òîêà, â êîòîðîì àíîäîì ÿâëÿåòñÿ ãèäðàò çàêèñè íèêåëÿ Ni(OH)2 ñ ãðàôèòîâûì ïîðîøêîì (îêîëî 5-8 %) , ýëåêòðîëèòîì â ãèäðîêñèä êàëèÿ KOH ïëîòíîñòüþ 1,19-1,21 ñ äîáàâêîé ãèäðîêñèäà ëèòèÿ LiOH (äëÿ îáðàçîâàíèÿ íèêåëàòîâ ëèòèÿ è óâåëè÷åíèÿ ¸ìêîñòè íà 21-25 %), êàòîäîì â ãèäðàò çàêèñè êàäìèÿ Cd(OH)2 èëè ìåòàëëè÷åñêèé êàäìèé Cd (â âèäå ïîðîøêà). ÝÄÑ íèêåëü-êàäìèåâîãî àêêóìóëÿòîðà îêîëî 1,37 Â, óäåëüíàÿ ýíåðãèÿ îêîëî 45â65 Âò·÷/êã.  çàâèñèìîñòè îò êîíñòðóêöèè, ðåæèìà ðàáîòû (äëèòåëüíûå èëè êîðîòêèå ðàçðÿäû) è ÷èñòîòû ïðèìåíÿåìûõ ìàòåðèàëîâ, ñðîê ñëóæáû ñîñòàâëÿåò îò 100 äî 9000 öèêëîâ çàðÿäà-ðàçðÿäà. Ñîâðåìåííûå (ëàìåëüíûå) ïðîìûøëåííûå íèêåëü-êàäìèåâûå áàòàðåè ìîãóò ñëóæèòü äî 20-25 ëåò. Íèêåëü-êàäìèåâûå àêêóìóëÿòîðû (Ni-Cd) - åäèíñòâåííûé âèä àêêóìóëÿòîðîâ, êîòîðûå ìîãóò õðàíèòüñÿ ðàçðÿæåííûìè, â îòëè÷èå îò íèêåëü-ìåòàëë-ãèäðèäíûõ àêêóìóëÿòîðîâ (Ni-MH), êîòîðûå íóæíî õðàíèòü ïîëíîñòüþ çàðÿæåííûìè è îò ëèòèé-èîííûõ àêêóìóëÿòîðîâ (Li-ion), êîòîðûå íåîáõîäèìî õðàíèòü ïðè 40%-îì çàðÿäå îò ¸ìêîñòè àêêóìóëÿòîðà.
Ñîäåðæàíèå |
[ïðàâèòü] Èñòîðèÿ èçîáðåòåíèÿ
[ïðàâèòü] Ïàðàìåòðû
- Òåîðåòè÷åñêàÿ ýíåðãî¸ìêîñòü: 237 Âò·÷/êã.
- Óäåëüíàÿ ýíåðãî¸ìêîñòü: 45-65 Âò·÷/êã.
- Óäåëüíàÿ ýíåðãîïëîòíîñòü: 50-150 Âò·÷/äì³.
- Óäåëüíàÿ ìîùíîñòü: 150..500 Âò/êã.
- ÝÄÑ = 1,37 Â.
- Ðàáî÷åå íàïðÿæåíèå = 1,35..1,0 Â.
- Íîðìàëüíûé òîê çàðÿäêè = 0,1â1 C, ãäå Ñ - åìêîñòü.
- Ñàìîðàçðÿä: 10 % â ìåñÿö.
- Ðàáî÷àÿ òåìïåðàòóðà: â50â+40 °C.
 íàñòîÿùåå âðåìÿ èñïîëüçîâàíèå íèêåëü-êàäìèåâûõ àêêóìóëÿòîðîâ ñèëüíî îãðàíè÷åíî ïî ýêîëîãè÷åñêèì ñîîáðàæåíèÿì, ïîýòîìó îíè ïðèìåíÿþòñÿ òîëüêî òàì, ãäå èñïîëüçîâàíèå äðóãèõ ñèñòåì íåâîçìîæíî, à èìåííî, â óñòðîéñòâàõ, õàðàêòåðèçóþùèõñÿ áîëüøèìè ðàçðÿäíûìè è çàðÿäíûìè òîêàìè. Òèïè÷íûé àêêóìóëÿòîð äëÿ ëåòàþùåé ìîäåëè ìîæíî çàðÿäèòü çà ïîë÷àñà, à ðàçðÿäèòü çà 5 ìèíóò. Áëàãîäàðÿ î÷åíü íèçêîìó âíóòðåííåìó ñîïðîòèâëåíèþ àêêóìóëÿòîð íå íàãðåâàåòñÿ äàæå ïðè çàðÿäêå áîëüøèì òîêîì. Òîëüêî êîãäà àêêóìóëÿòîð ïîëíîñòüþ çàðÿäèòñÿ, íà÷èíàåòñÿ çàìåòíûé ðàçîãðåâ, ÷òî è èñïîëüçóåòñÿ áîëüøèíñòâîì çàðÿäíûõ óñòðîéñòâ êàê ñèãíàë îêîí÷àíèÿ çàðÿäêè. Êîíñòðóêòèâíî âñå íèêåëü-êàäìèåâûå àêêóìóëÿòîðû îñíàùåíû ïðî÷íûì ãåðìåòè÷íûì êîðïóñîì, êîòîðûé âûäåðæèâàåò âíóòðåííåå äàâëåíèå ãàçîâ â òÿæåëûõ óñëîâèÿõ ýêñïëóàòàöèè.
Öèêë ðàçðÿäà íà÷èíàåòñÿ îò 1,35  è çàêàí÷èâàåòñÿ íà 1,0  (ñîîòâåòñòâåííî 100 % åìêîñòè è 1 % îñòàâøåéñÿ åìêîñòè)
Ýëåêòðîäû íèêåëü-êàäìèåâûõ àêêóìóëÿòîðîâ èçãîòàâëèâàþòñÿ êàê øòàìïîâêîé èç ëèñòà, òàê è ïðåññîâàíèåì èç ïîðîøêà. Ïðåññîâàííûå ýëåêòðîäû áîëåå òåõíîëîãè÷íû, äåøåâëå â ïðîèçâîäñòâå è îáëàäàþò áîëåå âûñîêèìè ïîêàçàòåëÿìè ðàáî÷åé ¸ìêîñòè, â ñâÿçè ñ ÷åì âñå àêêóìóëÿòîðû áûòîâîãî íàçíà÷åíèÿ èìåþò ïðåññîâàííûå ýëåêòðîäû. Îäíàêî ïðåññîâàííûå ñèñòåìû ïîäâåðæåíû òàê íàçûâàåìîìó «ýôôåêòó ïàìÿòè». Ýôôåêò ïàìÿòè ïðîÿâëÿåòñÿ, êîãäà àêêóìóëÿòîð ïîäâåðãàþò çàðÿäêå ðàíüøå, ÷åì îí ðåàëüíî ðàçðÿäèòñÿ.  ýëåêòðîõèìè÷åñêîé ñèñòåìå àêêóìóëÿòîðà ïîÿâëÿåòñÿ «ëèøíèé» äâîéíîé ýëåêòðè÷åñêèé ñëîé è åãî íàïðÿæåíèå ñíèæàåòñÿ íà 0.1 Â. Òèïè÷íûé êîíòðîëëåð óñòðîéñòâà, èñïîëüçóþùåãî àêêóìóëÿòîð, èíòåðïðåòèðóåò ýòî ñíèæåíèå íàïðÿæåíèÿ êàê ïîëíûé ðàçðÿä áàòàðåè è ñîîáùàåò, ÷òî áàòàðåÿ «ïëîõàÿ». Ðåàëüíîãî ñíèæåíèÿ ýíåðãî¸ìêîñòè ïðè ýòîì íå ïðîèñõîäèò, è õîðîøèé êîíòðîëëåð ìîæåò îáåñïå÷èòü ïîëíîå èñïîëüçîâàíèå åìêîñòè àêêóìóëÿòîðà. Òåì íå ìåíåå, â òèïè÷íîì ñëó÷àå, êîíòðîëëåð ïîáóæäàåò ïîëüçîâàòåëÿ ïðîèçâîäèòü âñå íîâûå è íîâûå öèêëû çàðÿäêè. À ýòî è ïðèâîäèò ê òîìó, ÷òî ïîëüçîâàòåëü ñâîèìè ðóêàìè, èç ëó÷øèõ ïîáóæäåíèé, «óáèâàåò» áàòàðåþ. Òî åñòü, ìîæíî ñêàçàòü, ÷òî áàòàðåÿ âûõîäèò èç ñòðîÿ íå ñòîëüêî îò «ýôôåêòà ïàìÿòè» ïðåññîâàííûõ ýëåêòðîäîâ, ñêîëüêî îò «ýôôåêòà áåñïàìÿòñòâà» íåäîðîãèõ êîíòðîëëåðîâ.
Àêêóìóëÿòîð, ðàçðÿæàåìûé è çàðÿæàåìûé ñëàáûìè òîêàìè (íàïðèìåð, â ïóëüòå äèñòàíöèîííîãî óïðàâëåíèÿ òåëåâèçîðà), áûñòðî òåðÿåò ¸ìêîñòü è ïîëüçîâàòåëü ñ÷èòàåò åãî âûøåäøèì èç ñòðîÿ. Òàê æå è àêêóìóëÿòîð, äëèòåëüíîå âðåìÿ ñòîÿâøèé íà ïîäçàðÿäêå (íàïðèìåð, â ñèñòåìå áåñïåðåáîéíîãî ïèòàíèÿ) ïîòåðÿåò ¸ìêîñòü, õîòÿ åãî íàïðÿæåíèå áóäåò ïðàâèëüíûì. Òî åñòü, èñïîëüçîâàòü íèêåëü-êàäìèåâûé àêêóìóëÿòîð â áóôåðíîì ðåæèìå íåëüçÿ. Òåì íå ìåíåå, îäèí öèêë ãëóáîêîé ðàçðÿäêè è ïîñëåäóþùàÿ çàðÿäêà ïîëíîñòüþ âîññòàíîâÿò ¸ìêîñòü àêêóìóëÿòîðà.
Ïðè õðàíåíèè NiCd àêêóìóëÿòîðû òàêæå òåðÿþò ¸ìêîñòü, õîòÿ è ñîõðàíÿþò âûõîäíîå íàïðÿæåíèå. ×òîáû èçáåæàòü íåâåðíîé ðàçáðàêîâêè ïðè ñíÿòèè àêêóìóëÿòîðîâ ñ õðàíåíèÿ, ðåêîìåíäóåòñÿ õðàíèòü èõ â ðàçðÿæåííîì âèäå, òîãäà ïîñëå ïåðâîé æå çàðÿäêè àêêóìóëÿòîðû áóäóò ïîëíîñòüþ ãîòîâû ê èñïîëüçîâàíèþ. Ëó÷øå âñåãî ïîäêëþ÷èòü öåïî÷êó èç äèîäà è ðåçèñòîðà íà êàæäóþ áàíêó, ÷òîáû îãðàíè÷èòü íàïðÿæåíèå íà óðîâíå 0,5â0,7  íà ýëåìåíò. Ýòî òàêæå ñïîñîáñòâóåò âûðàâíèâàíèþ õàðàêòåðèñòèê ýëåìåíòîâ, èç êîòîðûõ ñîñòîèò áàòàðåÿ. Ïîñëå äëèòåëüíîãî õðàíåíèÿ áàòàðåè íåîáõîäèìî ïðîâåñòè 2â3 öèêëà çàðÿä/ðàçðÿä òîêîì, ÷èñëåííî ðàâíûì íîìèíàëüíîé åìêîñòè (1C), ÷òîáû îíà âîøëà â ðàáî÷èé ðåæèì è ðàáîòàëà ñ ïîëíîé îòäà÷åé.
[ïðàâèòü] Îáëàñòè ïðèìåíåíèÿ
Ìàëîãàáàðèòíûå íèêåëü-êàäìèåâûå àêêóìóëÿòîðû èñïîëüçóþòñÿ â ðàçëè÷íîé àïïàðàòóðå êàê çàìåíà ñòàíäàðòíîãî ãàëüâàíè÷åñêîãî ýëåìåíòà, îñîáåííî, åñëè àïïàðàòóðà ïîòðåáëÿåò áîëüøîé ïàëëåòíûé òîê. Òàê êàê âíóòðåííåå ñîïðîòèâëåíèå íèêåëü-êàäìèåâîãî àêêóìóëÿòîðà íà îäèí-äâà ïîðÿäêà íèæå, ÷åì ó îáû÷íûõ ìàðãàíåö-öèíêîâûõ è ìàðãàíåö-âîçäóøíûõ áàòàðåé, ìîùíîñòü âûäà¸òñÿ ñòàáèëüíåå è áåç ïåðåãðåâà.
Íèêåëü-êàäìèåâûå àêêóìóëÿòîðû ïðèìåíÿþòñÿ íà ýëåêòðîêàðàõ (êàê òÿãîâûå), òðàìâàÿõ è òðîëëåéáóñàõ (äëÿ ïèòàíèÿ öåïåé óïðàâëåíèÿ), ðå÷íûõ è ìîðñêèõ ñóäàõ. Øèðîêî ïðèìåíÿþòñÿ â àâèàöèè â êà÷åñòâå áîðòîâûõ àêêóìóëÿòîðíûõ áàòàðåé ñàìîë¸òîâ è âåðòîë¸òîâ. Èñïîëüçóþòñÿ êàê èñòî÷íèêè ïèòàíèÿ äëÿ àâòîíîìíûõ øóðóïîâ¸ðòîâ, âèíòîâ¸ðòîâ è äðåëåé.
Íåñìîòðÿ íà ðàçâèòèå äðóãèõ ýëåêòðîõèìè÷åñêèõ ñèñòåì è óæåñòî÷åíèå ýêîëîãè÷åñêèõ òðåáîâàíèé, íèêåëü-êàäìèåâûå àêêóìóëÿòîðû îñòàþòñÿ îñíîâíûì âûáîðîì äëÿ âûñîêîíàä¸æíûõ óñòðîéñòâ, ïîòðåáëÿþùèõ áîëüøóþ ìîùíîñòü, íàïðèìåð, ôîíàðåé äëÿ äàéâèíãà.
[ïðàâèòü] Äèñêîâûå íèêåëü-êàäìèåâûå àêêóìóëÿòîðû
 ÑÑÑÐ äëÿ ïèòàíèÿ ýëåêòðîííûõ óñòðîéñòâ áûëè ðàñïðîñòðàíåíû äèñêîâûå íèêåëü-êàäìèåâûå àêêóìóëÿòîðû.
| Íàçâàíèå àêêóìóëÿòîðà |
äèàìåòð ìì |
âûñîòà ìì |
íàïðÿæåíèå âîëüò |
¨ìêîñòü À/÷àñ |
Ðåêîìåíäóåìûé òîê ðàçðÿäà, ìÀ | Ïðèìåíåíèå |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Ä-0,03 | 11,6 | 5,5 | 1,2 | 0,03 | 3 | ôîòîàïïàðàòû, ñëóõîâûå àïïàðàòû |
| Ä-0,06 | 15,6 | 6,4 | 1,2 | 0,06 | 12 | ôîòîàïïàðàòû, ôîòîýêñïîíîìåòðû, ñëóõîâûå àïïàðàòû |
| Ä-0,125 | 20 | 6,6 | 1,2 | 0,125 | 12,5 | àêêóìóëÿòîðíûå ýëåêòðè÷åñêèå ôîíàðèêè |
| Ä-0,26 | 25,2 | 9,3 | 1,2 | 0,26 | 26 | àêêóìóëÿòîðíûå ýëåêòðè÷åñêèå ôîíàðèêè, ôîòîâñïûøêè |
| Ä-0,55 | 34,6 | 9,8 | 1,2 | 0,55 | 55 | ôîòîâñïûøêè |
| 7Ä-0,125 | 8,4 | 0,125 | 12,5 | çàìåíà áàòàðåå Êðîíà |
[ïðàâèòü] Ïðîèçâîäèòåëè
Ni-Cd àêêóìóëÿòîðû ïðîèçâîäÿò ìíîæåñòâî ôèðì, â òîì ÷èñëå êðóïíûå èíòåðíàöèîíàëüíûå ôèðìû, òàêèå êàê GP Batteries Int. Ltd., VARTA, GAZ, KONNOC, METABO, EMM, Advanced Battery Factory, Panasonic/Matsushita Electric Industrial, ANSMANN è äðóãèå. Ñðåäè îòå÷åñòâåííûõ ïðîèçâîäèòåëåé ìîæíî íàçâàòü ÍÈÀÈ (ñîçäàí íà áàçå Öåíòðàëüíîé àêêóìóëÿòîðíîé ëàáîðàòîðèè, 1946 ã.), ÊÎÑÌÎÑ è ÇÀÎ "Îïûòíûé çàâîä ÍÈÈÕÈÒ".
[ïðàâèòü] Áåçîïàñíàÿ óòèëèçàöèÿ
Ïëàâêà ïðîäóêòîâ óòèëèçàöèè NiCd àêêóìóëÿòîðîâ ïðîèñõîäèò â ïå÷àõ ïðè âûñîêèõ òåìïåðàòóðàõ, êàäìèé â ýòèõ óñëîâèÿõ ñòàíîâèòñÿ ÷ðåçâû÷àéíî ëåòó÷èì, è â ñëó÷àå, åñëè ïå÷ü íå îáîðóäîâàíà ñïåöèàëüíûì óëàâëèâàþùèì ôèëüòðîì, òîêñè÷íûå âåùåñòâà (íàïðèìåð, ïàðû êàäìèÿ) âûáðàñûâàþòñÿ âî âíåøíþþ ñðåäó, îòðàâëÿÿ îêðóæàþùèå òåððèòîðèè. Âñëåäñòâèå ýòîãî îáîðóäîâàíèå äëÿ óòèëèçàöèè ÿâëÿåòñÿ áîëåå äîðîãèì, ÷åì äëÿ óòèëèçàöèè ñâèíöîâûõ áàòàðåé.
[ïðàâèòü] Ñì. òàêæå
- Çàðÿäíîå óñòðîéñòâî
- Íèêåëü-ìåòàëë-ãèäðèäíûé àêêóìóëÿòîð (NiMH)
- Ëèòèé-èîííûé àêêóìóëÿòîð (Li-Ion)
- Ëèòèé-ïîëèìåðíûé àêêóìóëÿòîð
- Ëèòèé-æåëåçî-ôîñôàòíûé àêêóìóëÿòîð
- Íàíîïðîâîäíèêîâûé àêêóìóëÿòîð
- Ýëåêòðè÷åñêèé àêêóìóëÿòîð
- Áàòàðåéêà
- Áàòàðåéêà AA
- Áàòàðåéêà AAA
[ïðàâèòü] Ëèòåðàòóðà
- Õðóñòàë¸â Ä. À. Àêêóìóëÿòîðû. Ì: Èçóìðóä, 2003.
- Ôåäîòîâ Ã. À. Ýëåêòðè÷åñêèå è ýëåêòðîííûå óñòðîéñòâà äëÿ ôîòîãðàôèè. Ë.: Ýíåðãîàòîìèçäàò, 1984.
- ÃÎÑÒ 15596-82. Èñòî÷íèêè òîêà õèìè÷åñêèå. Òåðìèíû è îïðåäåëåíèÿ.
- Îïèñàíèå çàðÿäà NiCd àêêóìóëÿòîðîâ.
