Глава 2

Никель-кадмиевые

И никель-metаллгидридные

Аккумуляторные батареи

2.1. Никель-кадмиевые аккумуляторные батареи

Фото 2.1

Щелочные никель-кадмиевые батареи были изобретены еще в 1899 г. Вальдмаром Юнгнером (Waldmar Jungner). Однако ма­териалы для производства таких батарей стоили дороже материа­лов для производства батарей других типов, и поэтому в то время широкого применения они не нашли. Только в 1932 г. была разработана технология нанесения активного материала пластин путем осаждения на губчатый (пористый) покрытый ни­келем электрод. А в 1947 г. начались работы над созданием гер­метичных никель-кадмиевых аккумуляторов, в которых была ре­ализована возможность рекомбинации газов, выделявшихся в процессе заряда, без их отвода. Конечным результатом этих ра-

12

Никель-кадмиевые и никель-металлгидридные батареи

Никель-кадмиевые и никель-металлгидридные батареи

13

бот и стало появление герметичных никель-кадмиевых аккуму­ляторных батарей, используемых и в настоящее время.

Среди перезаряжаемых батарей никель-кадмиевые до сих пор остаются наиболее востребованным типом батарей, применяе­мых в качестве источника питания радиостанций, аппаратуры скорой медицинской помощи, профессиональных видеокамер и электроинструментов. Они «любят» быстрый заряд, медленный разряд до состояния полного разряда и подзарядку импульсами тока, в то время как батареи других типов предпочитают частич­ный разряд и умеренные токи нагрузки. Никель-кадмиевая бата­рея — сильный, усердный и молчаливый работник. Это единст­венный тип батарей, которые способны работать в самых жест­ких условиях. Они не избалованы необходимостью днями «сидеть» в зарядном устройстве и использоваться случайно для выполнения эпизодической работы.

Для никель-кадмиевых батарей крайне необходим полный периодический разряд: если его не делать, на пластинах элемен­тов формируются крупные кристаллы, существенно снижающие их емкость (так называемый «эффект памяти»). В настоящее время эти батареи составляют примерно 50 % всех аккумулятор­ных батарей, выпускаемых для портативного оборудования. Од­нако они начинают уступать первенство батареям новых типов, имеющих более высокие энергетические плотности и в которых используются менее токсичные металлы и соединения.

При заряде (левая часть формулы) и разряде (правая часть) никель-кадмиевой батареи протекают химические реакции:

Cd + 2NiOOH + 2Н₂О <--> Cd(OH)₂ + 2Ni(OH)₂.

Преимущества никель-кадмиевых аккумуляторных батарей:

• возможность быстрого и простого заряда, даже после дли­ тельного хранения;

• большое число циклов заряд/разряд: при правильной экс­ плуатации — более 1000 циклов;

• хорошая нагрузочная способность и возможность работы при низких температурах;

• длительные сроки хранения при любой степени заряда;

• простота хранения и транспортировки (многие авиакомпа­ нии по перевозке грузов не предъявляют к таким батареям никаких дополнительных требований);

• сохранение высокой емкости при низких температурах;

• наибольшая приспособленность для работы в жестких условиях эксплуатации;

• низкая цена;

• широкий выбор батарей различного конструктивного ис­ полнения и емкости (большинство элементов таких бата­ рей цилиндрические).

Недостатки никель-кадмиевых аккумуляторных батарей:

• относительно низкая по сравнению с новыми типами ак­ кумуляторных батарей энергетическая плотность;

• присущий этим батареям эффект памяти и необходимость проведения периодических работ по его устранению;

• токсичность применяемых материалов, что отрицательно сказывается на экологии, и некоторые страны ограничива­ ют использование батарей этого типа;

• относительно высокий саморазряд — после хранения обя­ зателен цикл заряда.