Nickel-Cadmium-Batterie ist eine Quelle für Gleichspannung. Aufgrund seiner Eigenschaften und Vorteile übernimmt es Bleisäure -basierte Batterien und in letzter Zeit immer beliebter. Es ist klein, kompakt und leicht von einem Ort zum anderen zu transportieren. Allgemeine Verwendung dieser Batterie sind Spielzeug, Taschenrechner, klein Gleichstrommotoren usw. Prinzipiell ist es dasselbe wie Batterien auf der Basis von Bleiakkumulatoren. Ein Metall wird mit Cadmium- und Separatorschichten gewalzt und in Redox gehalten, so dass die chemische Reaktion die Gleichspannung erzeugt. Batterien sind seit langem beliebt, und um die Effizienz der Batterie zu steigern, werden immer mehr chemische Elemente verwendet. Dies macht die Konstruktion kompakt.
Was ist eine Nickel-Cadmium-Batterie?
Es ist ein Gerät, das Gleichspannung erzeugt, basierend auf der chemischen Reaktion zwischen den beteiligten Substanzen. In einer Nickel-Cadmium-Batterie wird das Redoxmaterial als Basis verwendet, und um diese herum werden die Nickelschicht und ein Separator verwendet. Die Nickel-Cadmium-Zellenspannung beträgt etwa 1,2 V. Bei Reihenschaltung werden im Allgemeinen 3 bis 4 Zellen zusammengepackt, um einen Ausgang von 3,6 bis 4,8 V zu erhalten
Nickel-Cadmium-Batterie-Design
Nickel-Cadmium-Batterietheorie
Das Funktionsprinzip einer Nickel-Cadmium-Batterie ist das gleiche wie bei anderen Batterien. Zur Verbesserung der Effizienz werden Nickel und Cadmium verwendet. Eine Batterie ist die Quelle der Gleichspannung, daher muss sie aus zwei Potentialpunkten bestehen, d. H. Positiv und negativ oder auch Anode und Kathode genannt. In einer Nickel-Cadmium-Batterie wird zunächst eine Schicht Nickeloxid NiO2 um das Redox herum gehalten.
Diese Nickeloxidschicht wirkt als Kathodenschicht. Über der Nickeloxidschicht befindet sich eine KaOH-Schicht, die als Separator wirkt. Es ist zu beachten, dass diese Trennschicht in Wasser oder feucht eingeweicht sein muss. Sein Zweck ist es, die erforderlichen OH-negativen Ionen für die chemische Reaktion bereitzustellen. Über der Trennschicht wird Cadmium platziert. Die Cadmiumschicht fungiert als Anode für die Nickel-Cadmium-Batterie. Das Nickel-Cadmium-Batteriediagramm wird unten gezeigt.
Nickel-Cadmium-Batteriediagramm
Wie im Diagramm gezeigt, wirkt das Nickel als positive Elektrode Kollektor und die Cadmiumschicht wirkt als negativer Schichtsammler. Die Trennschicht zwischen den beiden Schichten besteht aus KOH oder NaOH. Sein Zweck ist die Bereitstellung von OH-Ionen. Daneben besteht es auch aus einem Sicherheitsventil, einer Dichtplatte, einem Isolierring, einer Isolierdichtung und einem Außengehäuse.
Der Zweck des Isolatorrings besteht darin, eine Isolierung zwischen den beiden Schichten bereitzustellen. Die Isolierdichtung ist der Ort, an dem der Isolierring in der Nähe aufbewahrt wird. Die Trennschicht ist mit diesem Ring verbunden. Das äußere Gehäuse soll die inneren Schichten vor äußeren Einflüssen wie Beschädigungen und unsachgemäßer Handhabung der Batterie schützen. Es ist zu beachten, dass es aufgrund chemischer Reaktionen im Teig immer gefährlich ist, mit der Batterie zu arbeiten.
Das Gehäuse der Batterie wird niemals geöffnet, da alle Schichten freigelegt sind und die Person, die sie verwendet, Schaden nehmen kann. Ebenso wird empfohlen, bei Nichtgebrauch den Akku aus dem Gerät zu entfernen.
Nickel-Cadmium-Batterie-Gleichungen
Die chemischen Gleichungen, die die chemische Reaktion darstellen, können wie folgt angegeben werden
Die erste Gleichung repräsentiert die Reaktion zwischen dem Nickel der Kathodenschicht und dem Separator. Es gibt eine Ausgabe von Nickeloxid-OH-Ionen. Die Notwendigkeit für die Trennschicht, wie zuvor erwähnt, besteht darin, die für die chemische Reaktion erforderlichen OH-Ionen bereitzustellen. Zur Bereitstellung von H 2 O wird die Separatorschicht für die anfängliche Reaktion mit Wasser getränkt. Später wird H2O als eines der Nebenprodukte erhalten.
Auf der Anodenseite wird die Cadmiumschicht auch mit OH-Ionen kombiniert, die aus der Separatorschicht erhalten werden. Dies führt zu Cadmiumoxid und Elektronen. Es kann angemerkt werden, dass die Elektronen in beiden Gleichungen aufgehoben werden. Auch OH-Ionen werden aufgehoben. Die Erinnerungsgleichung ist durch die dritte Gleichung gegeben, bei der Nickel mit Cadmium und Wasser kombiniert wird. Es entstehen Nickeloxid und Cadmiumoxid.
Temperaturbereich der Nickel-Cadmium-Batterie
Der Temperaturbereich für Nickelbatterien beträgt 0 bis 45 Grad Celsius während des Ladevorgangs und -20 bis 65 Grad Celsius während des Entladens. Jenseits dieses Temperaturbereichs funktioniert die Batterie nicht und es besteht sogar Explosionsgefahr.
Toxizität der Nickel-Cadmium-Batterie
Nickel-Cadmium-Batterie ist für den menschlichen Körper sehr giftig. Cadmium ist ein Schwermetall, das verschiedene Risiken für den menschlichen Körper birgt. Cadmium hat sogar eine physiologische Wirkung auf das System. Das durchschnittliche Vorhandensein von Cadmium im menschlichen Körper beträgt ungefähr 1 Mikrogramm pro Liter. Es wirkt sich direkt auf das Verdauungssystem aus. In ähnlicher Weise ist Nickel auch für die menschlichen Atemwege giftig.
Nickel-Cadmium-Batteriespannung
Im Allgemeinen würde jede Spannung für eine Nickel-Cadmium-Batterie ungefähr 1,2 V betragen. Die Anzahl der Zellen ist in Reihe oder parallel geschaltet, um die erforderliche Spannung zu erhalten. Abgesehen von der Spannung liegt seine spezifische Energie bei etwa 50-60 Wh pro kg. Dies ist mäßig hoch als bei Nickel-Eisen, aber relativ weniger als bei Nickel-Zink- und Nickel-Metallhydrid-Batterien.
Die spezifische Leistung beträgt 200 W pro kg. Dies ist mäßig hoch als bei Nickel-Eisen, aber relativ weniger als bei Nickel-Zink- und Nickel-Metallhydrid-Batterien. Für Nickel-Metall-Batterien liegt sie bei 170-1000. Bei Nickel-Eisen-Batterien liegt sie bei etwa 100. Die Energieeffizienz liegt bei etwa 70-75%. Dies ist mäßig hoch als bei Nickel-Eisen, aber relativ weniger als bei Nickel-Zink- und Nickel-Metallhydrid-Batterien. Bei Nickel-Metall-Batterien liegt sie bei 70-80%. Bei Nickel-Eisen-Batterien liegt sie bei 60-70%.
Bau einer Nickel-Cadmium-Batterie
Konstruktiv ist die Nickel-Cadmium-Batterie die gleiche wie Blei-Säure-Batterien. Es besteht aus drei Grundschichten. Die erste ist eine Nickelschicht, dann die Trennschicht und die Cadmiumschicht. Das Nickel wirkt als positiver Elektrodenkollektor und die Cadmiumschicht als negativer Schichtkollektor.
Die Trennschicht zwischen den beiden Schichten besteht aus KOH oder NaOH. Sein Zweck ist die Bereitstellung von OH-Ionen. Daneben besteht es auch aus einem Sicherheitsventil, einer Dichtplatte, einem Isolierring, einer Isolierdichtung und einem Außengehäuse. Der Zweck des Isolatorrings besteht darin, eine Isolierung zwischen den beiden Schichten bereitzustellen. Die Isolierdichtung ist der Ort, an dem der Isolierring in der Nähe aufbewahrt wird. Die Trennschicht ist mit diesem Ring verbunden.
Das äußere Gehäuse soll die inneren Schichten vor äußeren Einflüssen wie Beschädigungen und unsachgemäßer Handhabung der Batterie schützen. Es ist zu beachten, dass es aufgrund chemischer Reaktionen im Teig immer gefährlich ist, mit der Batterie zu arbeiten. Die Schichten bilden zusammen mit der Separatorschicht die erforderliche chemische Reaktion und die Potentialdifferenz.
Nickel-Cadmium-Batterie funktioniert
Die Arbeitsweise der Nickel-Cadmium-Batterie basiert auf der chemischen Reaktion zwischen den Schichten. Die Batterie, die eine Gleichspannungsquelle ist, besteht aus zwei Anschlüssen, d. H. Anode und Kathode. Während der Herstellung der Batterie wird zuerst die Cadmiumschicht auf dem Redox gehalten. Die Cadmiumschicht fungiert als Kathodenanschluss. Cadmium ist eines der schweren Materialien und hat gute Leitfähigkeitseigenschaften. Über der Cadmiumschicht werden Trennschichten gehalten.
Der Zweck der Separatorschicht besteht darin, die erforderlichen OH-Ionen für die chemische Reaktion . Die OH-Ionen werden für die Reaktion zwischen dem Nickel der Kathodenschicht und dem Separator benötigt. Es gibt eine Ausgabe von Nickeloxid-OH-Ionen. Die Notwendigkeit für die Trennschicht, wie zuvor erwähnt, besteht darin, die für die chemische Reaktion erforderlichen OH-Ionen bereitzustellen. Zur Bereitstellung von H 2 O wird die Separatorschicht für die anfängliche Reaktion mit Wasser getränkt.
Später wird H2O als eines der Nebenprodukte erhalten. Auf der Anodenseite wird die Cadmiumschicht auch mit OH-Ionen kombiniert, die aus der Separatorschicht erhalten werden. Dies führt zu Cadmiumoxid und Elektronen. Es kann angemerkt werden, dass die Elektronen in beiden Gleichungen aufgehoben werden. Auch OH-Ionen werden aufgehoben. Die Erinnerungsgleichung ist durch die dritte Gleichung gegeben, bei der Nickel mit Cadmium und Wasser kombiniert wird. Es entstehen Nickeloxid und Cadmiumoxid. Auf die chemische Reaktion folgt der Elektronenfluss, der die Potentialdifferenz zwischen zwei Anschlüssen verursacht.
Nickel-Cadmium-Batterietypen
Die Klassifizierung der Nickel-Cadmium-Batterie erfolgt nur anhand der Größe und der verfügbaren Spannung. Je nach Größe kann es sich um eine AAA-, AA-, A-, Cs-, C-, D- oder F-Größe handeln. Alle diese Größen haben unterschiedliche Ausgangsspannungsspezifikationen. Einige von ihnen sind zylindrisch rohrförmig und einige befinden sich in einem rechteckigen kastenförmigen Außengehäuse.
Vorteile und Nachteile
Die Vorteile der Nickel-Cadmium-Batterie sind
- Liefert Hochstromausgang
- Es toleriert Überladung
- Es hält bis zu 500 Ladezyklen stand
Die Nachteile der Nickel-Cadmium-Batterie sind
- Cadmium ist kein umweltfreundliches Material
- Geringere Temperaturtoleranz im Vergleich zu anderen Batterien.
Nickel-Cadmium-Batterieanwendungen
Es hat verschiedene Anwendungen wie Spielzeug, kleine Gleichstrommotoren, Taschenrechner, Lüfter, Computer usw.
Daher haben wir die Anwendungen, Arbeitsweise und Details von gesehen Nickel-Cadmium-Batterie . Es muss gesehen werden, welches andere Material mit Nickel kombiniert werden kann, da Cadmium gefährliche Wirkungen hat.
