Никель-кадмиевая батарея: её конструкция, характеристики и принцип работы

Каталог

Триггер напряжения постоянного тока представляет собой никель-кадмиевую батарею. Он вытесняет свинцово-кислотные батареи и привлекает к себе внимание в последние годы благодаря своим свойствам и плюсам. Он легкий и портативный, его легко транспортировать из одного места в другое. Он часто используются для Игрушек, калькуляторов, небольших двигателей постоянного тока и других устройств . Он работает по тому же принципу, как и свинцовые аккумуляторные батареи. Химическая реакция вызывает напряжение постоянного тока, когда металл прокатывается со слоями кадмия и разделителя он остаётся в состоянии редокса. Батареи уже давно стали обычными, и для повышения их эффективности используется все больше и больше химических элементов. в результате конструкция получается компактной.

В никель-кадмиевой батарее окислительно-восстановительный материал служит ядром, окруженным никелевым листом и разделителем. никель кадмиевый элемент способен выдавать напряжение около 1,2 вольта. Напряжение от последовательных три или четыре элементов будет колебаться变动 в переделах от 3,6 до 4,8 вольт.

I. Конструкция напряжения Никель-кадмиевой батареи

Работа никель-кадмиевой батареи похожа на работу других батарей. кадмий никель используется для повышения производительности. батарея является источником напряжения постоянного тока , она должна иметь две потенциальные точки: положительную и отрицательную, обычно известна как анодом и катодом. покрытие из оксида никеля NiO2 удерживается вокруг редокса в никель-кадмиевой батарее.

Это покрытие из оксида никеля служит катодом. Покрытие из KaOH удерживается над слоем оксида никеля, чтобы служить в качестве разделителя. Следует помнить, что этот разделительный слой должен быть влажным или мокрым, чтобы обеспечить химическую реакцию с необходимыми отрицательными ионами OH. Кадмий установлен над разделительной пластиной. В никель-кадмиевой батарее кадмиевое покрытие служит анодом. Схема никель-кадмиевой батареи показана ниже.

Слой никеля действует как коллектор положительных электродов, в то время как слой кадмия действует как коллектор отрицательных электродов, как показан на схеме. KOH и NaOH используются в качестве разделительного слоя между двумя слоями. Его роль заключается в поставке ионов OH. Комплект поставки дополняют предохранительный клапан, уплотнительная прокладка, изоляционное кольцо, изоляционная прокладка и внешний корпус.

функция изоляционного кольца в том, чтобы разделить два слоя друг от друга, обеспечивая изоляцию. Прокладка изолятора находится там, где изоляционное кольцо находится под рукой. Это кольцо прикреплено к разделительной пластине. Внешний корпус служит для защиты внутренних слоев от внешних причин, таких как выход из строя батареи и неправильное обращение. Следует помнить, что работа с батареей часто небезопасна из-за химических реакций, которая происходят внутри батареи.

Корпус батарейного отсека никогда не открывается, поэтому все слои видны и могут вредить человеку когда его использовать. Когда устройство не работает, часто рекомендуется снять аккумулятор.

Никель-кадмиевая батарея сконструирована аналогично свинцово-кислотным батареям. Он состоит из трех основных слоев. Сначала наносится слой никеля, затем разделительный слой, а затем слой кадмия. Слой никеля функционирует как коллектор положительных электродов, в то время как слой кадмия функционирует как коллектор отрицательных электродов.

KOH и NaOH используются в качестве разделительного слоя между двумя слоями. Его роль заключается в поставке ионов OH. Комплект поставки дополняют предохранительный клапан, уплотнительная прокладка, изоляционное кольцо, изоляционная прокладка и внешний корпус. Задача изоляционного кольца состоит в том, чтобы удерживать два слоя друг от друга, обеспечивая изоляцию. Прокладка изолятора находится там, где изоляционное кольцо находится под рукой. Это кольцо прикреплено к разделительной пластине.

Внешний корпус служит для защиты внутренних слоев от внешних причин, таких как выход из строя батареи и неправильное обращение. Следует помнить, что работа с батареей часто небезопасна из-за химических реакций, которые происходят внутри батареи. Слои в сочетании с разделительным слоем создают необходимую химическую реакцию и разность потенциалов.

Уравнения Никель-кадмиевой Батареи

Химические уравнения, которые представляют реакцию, следующие:

2NiOOH + 2H2O + 2e" => 2 Ni (0H)2 + 2 OH

Cd + 2 OH' => 2 Cd (OH)2 + 2e-

2NiOOH + Cd + 2H2O <-> 2 Ni (OH)2 + Cd (OH)2

Реакция между никелем катодного слоя и сепаратором описывается первым уравнением. В качестве выходного сигнала он производит ионы оксида никеля OH. Как указывалось ранее, разделительный слой используется для обеспечения ионов OH, необходимых для химической реакции. Для начальной реакции разделительный слой замачивают в воде для получения H20. В результате одним из побочных продуктов является H2O.

Слой кадмия также смешивается с ионами OH, полученными из разделительного слоя на стороне анода. В результате этого процесса образуется оксид кадмия и электроны. Стоит отметить, что электроны в обоих уравнениях уравновешиваются. Ионы OH также отменяются. Третье уравнение, в котором никель смешивается с кадмием и водой, является уравнением напоминания. Конечными продуктами являются оксид никеля и оксид кадмия.

II. Особенности напряжения Никель-кадмиевой батареи

Диапазон температур Никель-Кадмиевой Батареи

Во время зарядки диапазон температур никелевых аккумуляторов составляет от 0 до 45 градусов по Цельсию, а во время разрядки диапазон температур составляет от -20 до 65 градусов по Цельсию. Батарея не может работать вне этого температурного диапазона, и существует риск взрыва.

Токсичность Никель-Кадмиевых Аккумуляторов

Организм человека чрезвычайно ядовит для никель-кадмиевых аккумуляторов. Кадмий - это тяжелый металл, который представляет ряд угроз для здоровья людей. Было также замечено, что кадмий оказывает биохимическое воздействие на организм. Кадмий присутствует в организме человека в концентрации около 1 микрограмма на литр. Это напрямую влияет на пищеварительную систему. Никель, как и свинец, токсичен для дыхательной системы человека.

Напряжение Никель-Кадмиевой Батареи

Каждое напряжение для никель-кадмиевой батареи в целом будет составлять около 1,2 В. Для получения необходимого напряжения несколько ячеек соединяются последовательно или параллельно. Помимо напряжения, реальная энергия на килограмм составляет около 50-60 Втч. Это выше, чем у никель-железных батарей, но ниже, чем у никель-цинковых и никель-металлогидридных батарей.

Удельная мощность на килограмм составляет 200 Вт. Это выше, чем у никель-железных батарей, но ниже, чем у никель-цинковых и никель-металлогидридных батарей. Он колеблется в пределах 170-1000 для никель-металлических батарей. Это около 100 для никель-железных батарей. Энергоэффективность составляет где-то от 70 до 75 процентов. Это выше, чем у никель-железных батарей, но ниже, чем у никель-цинковых и никель-металлогидридных батарей. Это примерно 70-80 процентов для никель-металлических батарей. Это примерно 60-70 процентов для никель-железных батарей.

Типы Никель-Кадмиевых Аккумуляторов

Для классификации никель-кадмиевых батарей используются только размер и полезное напряжение. Это может быть AAA, AA, A, Cs, C, D или F по высоте, в зависимости от размера. Параметры выходного напряжения для обоих этих размеров различны. Другие находятся во внешнем корпусе прямоугольной коробчатой формы, а большинство - во внешнем корпусе цилиндрической формы в форме трубы.

Плюсы и минусы Никель-кадмиевой батареи

Плюсы:

Подает много токов.

Допускается чрезмерная зарядка.

Он может выдерживать до 500 циклов зарядки.

минусы:

Кадмий - токсичный металл, вредный для окружающей среды.

Термостойкость ниже, чем у других батарей.

III. Принцип работы напряжения Никель-кадмиевой батареи

Химическая реакция, происходящая между слоями, - это то, что заставляет никель-кадмиевую батарею работать. Батарея, которая является источником постоянного напряжения, состоит из двух портов: анода и катода. Кадмиевое покрытие сначала удерживается на окислительно-восстановительном процессе при изготовлении батареи. Катодный вывод представляет собой слой кадмия. Кадмий - тяжелый металл с отличной электропроводностью. Разделительные слои удерживаются над слоем кадмия.

Задача разделительного слоя состоит в том, чтобы обеспечить необходимые ионы OH для химической реакции. Для реакции между никелем катодного слоя и сепаратором требуются ионы OH. В качестве выходного сигнала он производит ионы оксида никеля OH. Как указывалось ранее, разделительный слой используется для обеспечения ионов OH, необходимых для химической реакции. Для начальной реакции разделительный слой замачивают в воде для получения H20.

В результате одним из побочных продуктов является H2O. Слой кадмия также смешивается с ионами OH, полученными из разделительного слоя на стороне анода. В результате этого процесса образуется оксид кадмия и электроны. Стоит отметить, что электроны в обоих уравнениях уравновешиваются. Ионы OH также отменяются. Третье уравнение, в котором никель смешивается с кадмием и водой, является уравнением напоминания. Конечными продуктами являются оксид никеля и оксид кадмия. За химической реакцией следует выброс электронов, вызывающий разность потенциалов между двумя выводами.