Nikkel-kaadmiumakud (Ni-Cd) akud on laetavad akud, mis on tuntud suure voolutugevuse ja stabiilse pinge poolest kasutamise ajal. Nad kasutavad nikkel- ja kaadmiummaterjale koos aluselise elektrolüüdiga, et liigutada ioone laengu ja väljalaske ajal. Kuna kaadmium on mürgine, on vajalik ohutu käsitsemine ja korralik taaskasutus. See artikkel annab teavet Ni-Cd aku osade, töösammude, laadimise ja hoolduse kohta.
Nikkel-kaadmium (Ni-CD) aku ülevaade
Nikkel-kaadmium (Ni-Cd) akud on laetavad akud, mis on tuntud kõrge voolu edastamise ja stabiilse pinge hoidmise poolest kasutamise ajal. Positiivse elektroodi jaoks kasutatakse nikkelipõhiseid ühendeid ja negatiivse elektroodi jaoks kaadmiumipõhiseid materjale. Elemendis olev aluseline elektrolüüt toetab ioonide liikumist laadimise ja tühjenemise ajal.
Ni-Cd akusid on kasutatud aastaid, sest need taluvad hästi raskeid tingimusi. Nende kasutamine on vähenenud, kuna kaadmium on mürgine ja nõuab rangeid taaskasutus- ja utiliseerimisreegleid.
Peamised osad Ni-CD-elemendis
Ni-Cd element sisaldab mitmeid sisemisi osi, mis hoiavad selle suletud, turvalisena ja stabiilse toiteallikana. Ülemine osa sisaldab korki, katet ja ventilatsiooniava, mis aitavad rakku sulgeda ja vabastavad rõhku, kui gaas koguneb. Tihend aitab vähendada lekkeid ning metall kaitseb sisemisi osi ja hoiab kogu konstruktsiooni koos.
Elemendi sees on tuum tavaliselt rullitud struktuuri kujul, mis koosneb positiivsetest ja negatiivsetest elektroodikihtidest. Õhukesed eraldajad takistavad elektroodide kokkupuutet, võimaldades samal ajal ioonidel elektrolüüdi kaudu läbida. Klambrid koguvad elektroodidelt voolu ja isoleerivad osad vähendavad soovimatu elektrikontakti riski.
Nikkel-kaadmium (Ni-CD) patarei tööpõhimõte
| Protsess | Mis toimub kongis | Tulemus |
|---|---|---|
| Väljalaske | Kadmium vabastab elektrone, samal ajal kui niklipõhine materjal võtab neid vastu. | Aku edastab koormusele elektrienergiat. |
| Süüdistus | Väline toiteallikas pöörab reaktsiooni tagasi ja taastab aktiivsed materjalid. | Aku salvestab energiat järgmise kasutuskorra jaoks. |
Ni-CD keemilised reaktsioonid laadimise ja väljalaskmise ajal
| Režiim | Positiivne elektrood (nikkel) | Negatiivne elektrood (kaadmium) | Üldine reaktsioon |
|---|---|---|---|
| Väljalaske | NiO(OH) → Ni(OH)₂ | CD → CD(OH)₂ | CD + 2NiO(OH) → Cd(OH)₂ + 2Ni(OH)₂ |
| Süüdistus | Ni(OH)₂ → NiO(OH) | CD(OH)₂ → CD | Cd(OH)₂ + 2Ni(OH)₂ → CD + 2NiO(OH) |
Ni-CD aku pinge ja väljundkäitumine
Ni-Cd akud annavad suurema osa tühjenemistsüklist üsna stabiilse väljundpinge, mis aitab seadmetel töötada ühtlaselt ilma äkiliste võimsuskaotusteta. Pinge algab alguses kõrgemalt, seejärel langeb järk-järgult aeglaselt ja ennustataval kiirusel, kui element vabastab salvestatud energiat. See stabiilne keskvahemik on üks põhjus, miks Ni-Cd elemendid on tuntud usaldusväärse jõudluse poolest pidevate koormuste korral.
Tühjenemisperioodi lõpus langeb pinge palju kiiremini, tekitades järsu põlve kõveras. See järsk langus annab märku, et allesjäänud maht on peaaegu otsas ja aku on peaaegu katkestusel, seega võivad seadmed peagi pärast seda punkti välja lülituda.
Ni-Cd energiavõimsus ja võimsuse edastamine
• Kõrge vooluvoolu võimekus
• Hoiab pinget stabiilsena koormuse all
• Pikk tsükli eluiga korduvate laadimis- ja tühjendamistsüklite vahel
• Tugev jõudlus külmades tingimustes
Ni-CD aku laadimisviisid
Aeglane laeng
See on madal, stabiilne laadimine, mis toimub pikema aja jooksul. See aitab akut õrnalt laadida ja on lihtsam hallata.
Kiire laadimine
See laeb aku lühema ajaga. See peaks sisaldama automaatset väljalülitust, et laadimine peatub, kui aku on täis.
Tilkude laeng
See on väga väike laeng, mis hoiab aku täis pärast laadimise lõppu. See aitab laengut hoida ilma tihti peatumata ja taaskäivitamata.
Ni-CD aku ülelaadimine ja kuumuse hoiatusmärgid
• Aku muutub ebatavaliselt kuumaks
• Laadimine kestab liiga kaua
• Imelik lõhn või lekke
• Turse või ventileerimine
Ni-CD mäluefekt ja pingelangus
Ni-Cd akud on sageli seotud mäluefektiga, kuid paljud tõelised jõudlusprobleemid tulenevad pinge langusest. Mõlemad võivad muuta aku nõrgaks, isegi kui osa energiast on veel sees talletatud.
Mäluefekt võib tekkida, kui Ni-Cd akut laaditakse korduvalt pärast vaid lühikest tühjenemist. Aja jooksul võib see hakata käituma nii, nagu lühem tööaeg oleks täisvõimsus. Pingelangus on erinev, sest aku võib siiski hoida kasutatavat energiat, kuid pinge langeb oodatust varem ja põhjustab seadmete kiiremat väljalülitumist.
Ni-CD aku isetühjenemine ja hoiustamise hooldus
| Salvestusfaktor | Mõju | Parim praktika |
|---|---|---|
| Kõrge temperatuur | Kiirem isevabanemine ja kiirem vananemine | Hoia jahedas kohas |
| Pikk hoiustamisaeg | Ajutine kasutusvõime langus | Lae enne uuesti kasutamist |
| Täis laetud hoitud liiga kaua | Aku jaoks on see aja jooksul lisakoormus | Väldi seda pikaks ajaks täielikult laetuks |
Levinumad nikkel-kaadmiumakude rikkeprobleemid
Elektrolüütide kadu soojuse kogunemisest
Korduv kuumutamine võib aeglaselt akut kuivatada, mis vähendab jõudlust ja lühendab selle eluiga.
Eraldaja kahjustused ja sisemised lühised
Kui eraldaja rikneb, võivad positiivne ja negatiivne osa kokku puutuda, põhjustades lühikese ja järsu rikke.
Kasvav sisemine vastupanu
Aku vananedes võib tal olla raskusi voolu sujuva edastamisega, isegi kui aku veel laeb.
Nõrgad või tasakaalustamata elemendid akupakis
Üks nõrk element võib kogu paki alla tõmmata, mis viib lühema tööaja ja ebaühtlase laadimiseni.
Pikaajaline ülehindamine
Ni-Cd aku liiga kaua laetuna hoidmine võib tekitada stressi sees ja kiirendada kulumist.
Ni-CD akude ohutu käsitsemine ja õige taaskasutus
• Vältida nikkel-kaadmiumi (Ni-CD) aku lühist, et vältida ülekuumenemist ja kahjustusi
• Ära torga, purusta ega ava Ni-Cd akut, sest kahjulikud materjalid võivad välja lekkida
• Hoia Ni-Cd akud eemal leegist ja kõrgest kuumusest, et vähendada tuleohtu
• Hoida Ni-Cd patareisid eemal metallobjektidest, et vältida juhuslikku kokkupuudet klemmidega
• Alati kasutada heakskiidetud taaskasutusprogramme Ni-Cd akude ohutuks utiliseerimiseks ja järgida keskkonnanõudeid
Kokkuvõte
Ni-Cd akud tagavad stabiilse pinge suurema osa tühjenemistsüklist ning suudavad hästi taluda korduvat laadimist ja tühjenemist. Õige laadimine aitab vältida ülekuumenemist, turset, lekkimist ja varajast pingelangust. Hoiutingimused mõjutavad isetühjenemist ja pikaajalist jõudlust. Levinud riketeprobleemide, hoiatusmärkide ja ohutute taaskasutussammude tundmine toetab paremat aku käsitsemist ja vähendab kaadmiumi riske.
Korduma kippuvad küsimused [KKK]
Mis on Ni-Cd elemendi normaalne pinge?
Ni-Cd rakk on 1,2V nominaalne.
Kas ma saan laadida Ni-Cd akut NiMH laadijaga?
Ei. Kasuta Ni-Cd jaoks mõeldud laadijat, et vältida vale lõiget ja ülekuumenemist.
Kuidas ma tean, kas Ni-Cd aku on nõrk?
Pinge langeb koormuse all kiiresti, tühjeneb kiiresti või kuumeneb laadimise ajal varakult.
Milline temperatuur on parim Ni-Cd akude laadimiseks?
Lae jahedas, stabiilses temperatuuris. Väldi kuumi või külmu tingimusi.
Miks kaotavad Ni-Cd akupakid energiat kiiremini kui üksikud elemendid?
Sest üks nõrk rakk võib vähendada kogu paki jõudlust.
Mis on elemendi ümberpööramine Ni-Cd akupakis?
See juhtub siis, kui nõrk element surutakse tühjaks ja saab pöördpinge tõttu kahjustada.