Nickel-kadmiumbatteri är en källa för likspänning. På grund av dess egenskaper och fördelar tar det över bly-syra -baserade batterier och blivit populärare på senare tid. Den är liten, kompakt, lätt att resa från en plats till en annan. Allmänt bruk av detta batteri är leksaker, miniräknare, små DC-motorer etc. Principmässigt är det samma som blyackumulatorbaserade batterier. En metall rullas med kadmium och separatorskikt och förvaras i redox så att den kemiska reaktionen producerar likspänningen. Batterier har varit populära länge och i ett försök att öka batteriets effektivitet används fler och fler kemiska element. Detta gör konstruktionen kompakt.
Vad är ett nickel-kadmiumbatteri?
Det är en enhet som producerar likspänning baserad på den kemiska reaktionen mellan de berörda ämnena. I ett nickelkadmiumbatteri används redoxmaterialet som bas, och runt det används lagret av nickel och en separator. Nickel-kadmium-cellspänningen är cirka 1,2 V. Vid seriekoppling packas vanligtvis 3 till 4 celler för att få en uteffekt på 3,6 till 4,8 V
Design av nickelkadmiumbatteri
Teori om nickel-kadmiumbatteri
Funktionsprincipen för ett nickelkadmiumbatteri är detsamma som andra batterier. För att förbättra effektiviteten används nickel och kadmium. Ett batteri är källan till likspänning, därför måste det bestå av två potentiella punkter, dvs. positiva och negativa eller även kallade anod och katod. I ett nickelkadmiumbatteri hålls först ett lager av nickeloxid NiO2 runt redoxen.
Detta lager av nickeloxid fungerar som ett katodskikt. Ovanför nickeloxidskiktet hålls ett lager av KaOH som fungerar som en separator. Det måste noteras att detta separatorskikt måste blötläggas i vatten eller vara fuktigt. Dess syfte är att tillhandahålla nödvändiga OH-negativa joner för den kemiska reaktionen. Ovanför separatorlagret placeras kadmium. Kadmiumskiktet fungerar som anoden för nickel-kadmiumbatteriet. De nickel-kadmium batteridiagram visas nedan.
Nickel-kadmium batteridiagram
Som visas, i diagrammet, fungerar nickel som en positiv elektrod samlare och kadmiumskiktet fungerar som en negativ skiktsamlare. Separatorskiktet mellan de två skikten består av KOH eller NaOH. Dess syfte är att tillhandahålla OH-joner. Bortsett från dessa består den också av en säkerhetsventil, tätningsplatta, isoleringsring, isoleringstätning och ett yttre hölje.
Syftet med isoleringsringen är att åstadkomma isolering mellan de två skikten. Isolatorpackningen är den plats där isoleringsringen hålls i närheten. Separatorlagret är anslutet till denna ring. Det yttre fodralet är att skydda de inre lagren från yttre faktorer som skador och felaktig hantering av batteriet. Det måste noteras att det på grund av kemiska reaktioner som äger rum i smeten alltid är farligt att arbeta med batteriet.
Batteriets hölje öppnas aldrig, eftersom alla lager är exponerade och det kan skada den person som använder. På samma sätt rekommenderas att du tar ut batteriet ur enheten när det inte används.
Nickelkadmiumbatteriekvationer
De kemiska ekvationerna som representerar den kemiska reaktionen kan ges som
Den första ekvationen representerar reaktionen mellan katodskiktet nickel och separatorn. Det ger en effekt av OH-joner av nickeloxid. Behovet av separatorskiktet som nämnts tidigare är att tillhandahålla de OH-joner som krävs för den kemiska reaktionen. För tillhandahållande av H20 blöts separatorskiktet med vatten för den första reaktionen. Senare H2O erhålls som en av biprodukterna.
På anodsidan kombineras även kadmiumskiktet med OH-joner som erhålls från separatorskiktet. Detta resulterar i kadmiumoxid och elektroner. Det kan noteras att elektronerna i båda ekvationerna avbryts. OH-joner avbryts också. Påminnelseekvationen ges av den tredje ekvationen, där nickel kombineras med kadmium och vatten. Det resulterar i nickeloxid och kadmiumoxid.
Nickel-kadmium batteritemperaturområde
Temperaturområdet för nickelbatteri är 0 till 45 ° C under laddning och -20 till 65 ° C under urladdning. Utöver detta temperaturområde fungerar inte batteriet och till och med explosionsrisker finns.
Nickel-kadmium-batteritoxicitet
Nickelkadmiumbatteri är mycket giftigt för människokroppen. Kadmium är en tungmetall som utgör flera risker för människokroppen. Kadmium har till och med en fysiologisk effekt på systemet. Den genomsnittliga närvaron av kadmium i människokroppen är cirka 1 mikrogram per liter. Det har en direkt effekt på matsmältningssystemet. På samma sätt är nickel också giftigt för det mänskliga andningsorganet.
Nickel-kadmium batterispänning
I allmänhet skulle varje spänning för ett nickelkadmiumbatteri vara ungefär 1,2 V. Antal celler är anslutna i serie eller parallellt för att få den nödvändiga spänningen. Förutom spänningen är dess specifika energi cirka 50-60 Wh per kg. Detta är måttligt högt som nickeljärn, men relativt mindre än nickel-zink- och nickel-metallhydridbatterier.
Den specifika effekten är 200 W per kg. Detta är måttligt högt än nickel-järn men relativt mindre än nickel-zink och nickel-metallhydridbatterier. För nickelmetallbatterier är det cirka 170-1000. För nickeljärnbatterier är det cirka 100. Energieffektiviteten är cirka 70-75%. Detta är måttligt högt än nickel-järn men relativt mindre än nickel-zink och nickel-metallhydridbatterier. För nickelmetallbatterier är det cirka 70-80%. För nickeljärnbatterier är det cirka 60-70%.
Konstruktion av nickel-kadmiumbatteri
Konstruktionsmässigt är nickelkadmiumbatteriet detsamma som blybaserade batterier. Den består av tre grundläggande lager. Det första är ett nickelskikt, sedan separatorskiktet och kadmiumskiktet. Nickel fungerar som en positiv elektrodkollektor och kadmiumskiktet fungerar som en negativ skiktkollektor.
Separatorskiktet mellan de två skikten består av KOH eller NaOH. Dess syfte är att tillhandahålla OH-joner. Bortsett från dessa består den också av en säkerhetsventil, tätningsplatta, isoleringsring, isoleringstätning och ett yttre hölje. Syftet med isoleringsringen är att åstadkomma isolering mellan de två skikten. Isolatorpackningen är den plats där isoleringsringen hålls i närheten. Separatorlagret är anslutet till denna ring.
Det yttre fodralet är att skydda de inre lagren från yttre faktorer som skador och felaktig hantering av batteriet. Det måste noteras att det på grund av kemiska reaktioner som äger rum i smeten alltid är farligt att arbeta med batteriet. Skikten tillsammans med separatorskiktet bildar den erforderliga kemiska reaktionen och bildar potentialskillnaden.
Nickelkadmiumbatteri fungerar
Nickel-kadmiumbatteriets bearbetning baseras på den kemiska reaktion som sker mellan skikten. Batteriet som är en källa för likspänning består av två portar, dvs. anod och katod. När du tillverkar batteriet hålls kadmiumskiktet först på redoxen. Kadmiumskiktet fungerar som katodterminal. Kadmium är ett av tunga material och har goda ledande egenskaper. Ovanför kadmiumskiktet hålls separatorskikt.
Syftet med separatorskiktet är att tillhandahålla erforderliga OH-joner för kemisk reaktion . OH-jonerna krävs för reaktionen mellan katodskiktet nickel och separatorn. Det ger en effekt av OH-joner av nickeloxid. Behovet av separatorskiktet som nämnts tidigare är att tillhandahålla de OH-joner som krävs för den kemiska reaktionen. För tillhandahållande av H20 blöts separatorskiktet med vatten för den första reaktionen.
Senare H2O erhålls som en av biprodukterna. På anodsidan kombineras även kadmiumskiktet med OH-joner som erhålls från separatorskiktet. Detta resulterar i kadmiumoxid och elektroner. Det kan noteras att elektronerna i båda ekvationerna avbryts. OH-joner avbryts också. Påminnelseekvationen ges av den tredje ekvationen, där nickel kombineras med kadmium och vatten. Det resulterar i nickeloxid och kadmiumoxid. Den kemiska reaktionen följs av elektronflödet som orsakar potentialskillnaden över två terminaler.
Nickelkadmiumbatterityper
Nickel-kadmium-batteriklassificering görs endast baserat på storlek och tillgänglig spänning. Baserat på storlek kan den ha storlek AAA, AA, A, Cs, C, D eller F. Alla dessa storlekar har olika utspänningsspecifikationer. Några av dem är cylindriska rörformade och andra är i ett rektangulärt lådformat yttre hölje.
Fördelar och nackdelar
Fördelarna med Nickel Cadmium Battery är
- Levererar hög strömutgång
- Det tolererar överladdning
- Den tål upp till 500 laddningscykler
Nackdelarna med Nickel Cadmium Battery är
- Kadmium är inte ett miljövänligt material
- Mindre tolerans mot temperatur jämfört med andra batterier.
Applikationer för nickelkadmiumbatterier
Den har olika applikationer som leksaker, små likströmsmotorer, miniräknare, fläktar, datorer etc.
Därför har vi sett applikationer, arbete och detaljer om nickelkadmiumbatteri . Det måste ses vad som är annat material som kan kombineras med nickel eftersom kadmium har farliga effekter.
