Устройство никель кадмиевого аккумулятора

Никель кадмиевые батареи – особенности, плюсы и минусы

Никель кадмиевые батареи – старое изобретение. Востребованным продукт для электронных устройств, электрических приборов, стал после производственного усовершенствования параметров эксплуатации, снижения цен. Без элемента питания трудно представить часы на стене комнаты, фотоаппарат, плеер, пульт управления. Электричество не производится аккумулятором. Он запасает, хранит, расходует энергию.

Описание и особенности

Изобретение принадлежит шведскому ученому В. Юнгнеру, который никель применил для плюсового, а кадмий для минусового заряда. Батарейка действует принципами, основанными на электролитической диссоциации. В процессе распадаются молекулы электролита, начинают взаимодействовать отрицательные и положительные ионы. Вначале в массовом производстве продукцию не выпускали. Для ХХ века она была дорогой и энергоемкой.

Элементы питания по форме бывают:

• цилиндрическими;
• плоскими;
• квадратными;
• прямоугольными.

Разработчики усовершенствовали устройство для увеличения емкости. Так появился металлгидридный инструмент с более существенным зарядом. Но рабочий объем не стал основанием для снятия изделий из производства. Повлиял показатель нагревания, который положительно характеризует Ni-Cd.

Кадмиевые устройства создают в корпусе:

Продукция в отличие от остальных, устойчивая к внутренним химическим реакциям с давлением газа. Элемент питания работает в среде с низкими температурами. У него отсутствует свойство к самовозгоранию. Разработки по совершенствованию технологий продолжаются, созданы промышленные Ni-Cd, работающие по 25 лет.

Плюсы и минусы

• отрицательные кадмиевые;
• положительные окисло-никелевые.

Разграничивают их пластиковые сепараторы. В этом месте происходят заряды между электродами. Элементы питания наделены «эффектом памяти», если прибор полностью не разряжен, новая зарядка выполнится до черты, с которой начали его заряжать. Устройство запоминает остаточный уровень, отчего уменьшается емкость.

К положительным качествам устройства относится:

• многократность циклов зарядных и разрядных процедур (до 1000), при правильной эксплуатации;
• простое и скорое восстановление после перерывов работы с устройством;
• длительное хранение;
• отсутствие восприимчивости к холоду, агрессивной среде;
• сохраняется стандартная емкость при низких температурных режимах;
• низкая цена.

• саморазряд высокого уровня, происходит 10% потеря в первый день после полной зарядки и в течение месяца при хранении;
• при долгом отсутствии работы процесс восстановления выполняют несколькими циклами;
• чтобы аккумулятор не запоминал объем питания, его нужно довести до полной разрядки;
• низкая степень энергетической плотности в сравнении с другими батареями;
• токсичные материалы.

Ряд стран запретили производство аккумуляторов из-за кадмия – тяжелого металла с повышенной ядовитостью. Утилизируют продукцию на специальном оборудовании по технологическим процессам. Несмотря на недостатки, АКБ устанавливают в бытовых приборах из-за универсальных свойств.

Технические характеристики

Никель кадмиевые аккумуляторы обладают характерными параметрами.

Где применяется

Разные источники питания нужны потребителям тока:

• приборам;
• инструментам;
• бытовой технике;
• оборудованию;
• аппаратуре.

Стандартная батарея сделает работоспособной:

Элемент большего размера применяют в общественном транспорте:

• в троллейбусе, трамвае;
• на море и реке;
• в вертолете, самолете.

Разрядные факторы влияния

На разряд модели влияют параметры:

• толщины, структуры, внутреннего сопротивления электродов;
• плотности сборки;
• сепараторного содержания;
• количества электролита;
• конструктивных форм.

Продолжительный разряд есть в больших по толщине прессованных электродах. Где постепенно снижается емкость (5-10%) с напряжением до 1.1 V. Если батарея работает в условиях средней интенсивности, там электрод тонкий, увеличивают размер количеством, отчего возрастает разрядный ток. В короткоразрядных аккумуляторах с металлокерамическими электродами малое внутреннее сопротивление.

Такая модель наделена высокими энергетическими показателями. Напряжение сохраняется 1.2 V до отработки 90% емкости. В цилиндрических элементах устанавливают рулонные электроды, они обладают длительным рабочим периодом, разряд зависит от перепадов температурных режимов. При замершем электролите он отсутствует.

Порядок для зарядки

Банку устанавливают в ячейку, устройство подключают к электричеству. Светодиоды указывают на степень завершения процедуры. Реверсивными ЗУ можно не только зарядить батарею, но и поддержать рабочее состояние.

Восстановление никель-кадмиевого аккумулятора

Экономный хозяин не станет выбрасывать, вышедший из строя аккумуляторный блок. Не всегда есть время ходить по магазинам. Если человек связан по работе с электроприборами, у него есть навыки по восстановлению Ni-Cd приспособлений.

Процедуру выполняют с помощью:

• Дистиллированной воды. Берут слабый элемент, чтобы просверлить в нем отверстие. Работа выполняется тщательно, не повреждая электродов с сепаратором. Набирают в шприц 1 мл жидкости, вводят внутрь. Паяльной кислотой закрывают нарушенную поверхность. Дистиллят добавит плотность электролиту для бесперебойной работы.
• Метода запзаппинга. В способе существуют рискованные моменты. На батарею воздействуют током коротким, но высоким. Устройство можно восстановить после 20 летнего бездействия. Использование технически сложных мероприятий под напряжением, должно быть доверено опытному электротехнику. Работа выполняется с соблюдением техники безопасности в защитных очках и спецодежде.
• Разрядки и зарядки. Процедуру провести необходимо несколько раз, чтобы избавиться от эффекта памяти. Процесс выполняют если емкость исчезает во время работы. Когда элементы долго пролежали без нагрузок и восстановление прошло успешно, операцию повторять придется каждый месяц.

По совету электроника, нужно применять дистиллированную воду и отказаться от заморозки. После морозилки фиктивно увеличили показатели восстановленных параметров, достоинство способа не доказано на примерах.

Для чего выполняют цикл разряд-заряд

Если источник питания теряет емкость, содержимое вновь восполняют, для этого нужно полностью элемент разрядить (1V). Затем приступают к зарядке по стандартному режиму.

Когда в Ni Cd изменяется структура, ухудшаются характеристики до полного выхода из строя батарей, происходит:

• уменьшение полезной площади и массы в электродах;
• снижается содержание электролита;
• распадается сепаратор, органические примеси;
• исчезает жидкость с кислородом;
• теряется ток, пластины покрываются дендритами.

Сохраняют неповрежденным элемент, после работы или бездействия, методом разряд-заряд. Эффективней будет исключить неблагоприятные воздействия факторов на аккумулятор.

Причины заключены в обстоятельствах:

• в не заряженном устройстве уменьшается емкость, снижается площадь активных веществ, образуются кристаллы;
• регулярная сильная перезарядка приведет к перегреванию, увеличится образование газов, разрушение электродов и сепаратора происходит из-за отсутствия жидкости;
• когда заряда недостаточно, батарея истощается раньше времени.

Если долгое время эксплуатировать материал в холодной среде, низкие температуры изменяют состав и электролитный объем. Происходит увеличение внутреннего сопротивления АКБ с ухудшением эксплуатационных характеристик, падением емкости.

Когда увеличивается давление в аккумуляторе от быстрого заряда сильным током, происходит избыточное выделение водорода, отчего:

• деформируется поверхность корпуса;
• нарушается сборка по плотности;
• уменьшается напряжение.

Аварийный клапан давление сбрасывают, чем предотвращают корпусную деформацию, но в батарее начинаются изменения в химическом составе. Полностью восстановить емкость в первоначальном виде нельзя, но процедурами продлевают рабочее состояние.

Дополнительный способ

Мастер сам сможет провести несложные манипуляции и возвратить батарею к работе:

• берут провод 1.5 кв.м., присоединяют минус и катод от мощного аккумулятора;
• анод любого элемента соединяют со вторым проводом;
• остался свободный конец, им соприкасаются со свободной плюсовой клеммой.

Касания проводят, соблюдая правило – быстро и точечно, не допуская, чтобы провода приварились. Когда появится электродвижущая сила, устройство ставят на зарядку.

Некоторые пользователи доказывают, что достигли разрушение дендритов путем размещения элементов на несколько часов в морозилку холодильника. Затем, резко постучали и кристаллы от ударных воздействий разрушились. Этот метод подвергается критике со стороны электронщиков, но проверить его никому не запрещено, может не зря публикуют такую тематику.

Заключение

Долгие годы изобретение Юнгнера служило людям источником питания для их радиоприемников, видеокамер, электрических приборов – бытовых, медицинских, производственных. Когда в Ni-Cd увеличили емкость, она стала больше, чем у стандартных батарей на 60%. Но р�

Что нужно знать про никель-кадмиевые аккумуляторы

На современном этапе существует множество аккумуляторов, которые имеют разный химический состав и, по причине присутствия в них тех или иных элементов, свои характерные особенности и преимущества в эксплуатации. Никель-кадмиевые аккумуляторы появились давно. Но до сих пор являются популярными и нужными в разных сферах человеческой деятельности.

Из истории создания

Первые щелочные Ni-Сd аккумуляторы появились еще в конце ХХ века. Их изобрел шведский ученый Вальдмар Юнгнер, в качестве положительного заряда использовав никель, а кадмий — в качестве отрицательного. Несмотря на очевидную пользу этого изобретения, по тем временам массовое производство таких батарей было весьма дорогостоящим и энергоемким. Поэтому было отложено на промежуток почти в 50 лет.

30-е годы прошлого столетия замечательны тем, что именно тогда была создана техника внедрения химически активных материалов пластин на пористый электрод, покрытый никелем. Массовое же производство Ni-Cd аккумуляторов началось после 50-х годов.

Основные характеристики и преимущества

Никель-кадмиевые аккумуляторы, в большинстве случаев, имеют цилиндрическую форму. Поэтому в простонародье их часто называют «банками». Есть и плоские Ni батарейки — например, для часов. Все зарядные элементы такого типа имеют сравнительно небольшую емкость, если сопоставлять их с никель-металлогидридными АКБ (Ni-MH), появившимися значительно позже с целью усовершенствования Ni-Cd аккумуляторов.

Однако более низкие показатели емкости не являются тем недостатком, который мог бы стать причиной для того, чтобы старый добрый кадмиевый аккумулятор был окончательно снят с производства. Один из его несомненных плюсов — это то, что при эксплулатации он нагревается не так быстро, как MH. Это значительно снижает риск его перегрева и преждевременного выхода из строя.

Более медленный процесс нагревания Ni-Cd обусловлен тем, что химические реакции, протекающие внутри них, являются эндотермическими. Иными словами, выделяемое во время реакций тепло поглощается внутри. Что касается MH, они отличаются от кадмиевых экзотермическими реакциями с выделением большого количества тепла. В связи с этим MH нагреваются гораздо быстрее и могут «перегореть», если вовремя не прекратить их использование.

Ni-Сd аккумуляторы имеют плотный металлический корпус, отличающийся повышенной прочностью и хорошей герметичностью. Они способны устоять при любых химических реакциях внутри и выдержать большое давление газов даже в самых худших условиях. Вплоть до понижения температуры до -40°С. Никель кадмиевые-аккумуляторы не подвержены риску самовозгорания, в отличие от современных литиевых.

Среди них есть мощные и надежные промышленные аккумуляторы Ni, которые могут полноценно работать в течение 20-25 лет. И, несмотря на то, что на смену этим АКБ уже давно пришли MH и литиевые с большей емкостью, Ni-Cd аккумуляторы продолжают активно применяться и по сей день.

Если говорить о ценовой категории, стоимость Ni-Cd значительно ниже, чем у других батарей. Это также является одним из их основных плюсов.

Сфера применения

Небольшие Ni-Cd аккумуляторы широко используются для питания различной бытовой техники и аппаратуры, преимущественно, в тех случаях, когда тот или иной прибор потребляет большое количество тока. Стандартные «банки» до сих пор обеспечивают работу электродрелей и шуруповертов. Элементы больших размеров незаменимы в общественном транспорте. Например, в троллейбусах или трамваях с целью питания цепей их управления, в судоходном деле и особенно в сфере авиации как бортовые вторичные источники тока.

Особенности эксплуатации

Поскольку Ni-Cd аккумуляторы заметно нагреваются, только если они заряжены полностью, большая часть устройств «понимает» это в качестве сигнала, по которому следует прекращать процесс зарядки. Для того чтобы они работали дольше, их рекомендуется быстро заряжать, а использовать — до полного разряда: в отличие от MH, никель-кадмиевые аккумуляторы глубокой разрядки не боятся.

Этот вид АКБ — единственный из элементов питания, которые рекомендуется хранить полностью разряженными, в то время, как MH следует хранить заряженными полностью, и им периодически нужна проверка напряжения на выходе. Такая разница, при существенном отличии в эксплуатации, безусловно, является еще одним очевидным пунктом в пользу Ni-Cd.

При долгом хранении без использования в разряженном виде с батарейками не случится ничего страшного. Но, чтобы привести их в рабочее состояние, нужно два-три раза провести им полный цикл «заряд-разряд». Лучше делать это незадолго до применения, можно за сутки, и тогда никель-кадмиевые аккумуляторы будут работать с оптимальной токоотдачей.

Любой Ni-Cd, применяемый в быту, при его питании током небольшой величины и периодической неполной разрядкой может значительно потерять емкость, что создает впечатление полного выхода АКБ из строя. Если Ni-Cd долгое время находился на подзарядке, например, в устройстве с постоянным питанием, он тоже лишится определенного показателя ёмкости, хотя уровень его напряжения, при этом, будет верным.

Это значит, что использовать Ni-Cd в режиме постоянной подпитки и «недоразряда» не стоит, а если такое все же произошло с батарейкой, одного цикла глубокой разрядки с последующим полным зарядом будет достаточно для того, чтобы емкость была восстановлена.

Такой эффект называется «эффектом памяти» и возникает, когда не до конца разряженная батарея подвергалась подзарядке раньше, чем она разрядится полностью. Дело в том, что при производстве никель-кадмиевых аккумуляторов используются так называемые прессованные электроды. Это очень удобно, так как «прессовка» высокотехнологична и обходится дешевле. Но именно ее химический состав склонен к «эффекту памяти» — иными словами, к появлению в электрохимическом составе АКБ «лишнего» двойного электрического слоя в виде крупных кристаллов, что обусловливает снижение напряжения.

Именно поэтому Ni-Cd элементы так «любят» полный и глубокий разряд, после которого, «очистив память», они могут долгое время работать полноценно.

Восстановление никель-кадмиевого аккумулятора

Среди любителей электроники постоянно ведутся споры и разговоры о том, что делать, если Ni-Cd аккумулятор вышел из строя, как восстановить Ni и насколько целесообразно это делать вообще. Конечно, гораздо проще сразу приобрести новую батарею. Но бывает и так, что в ближайшее время это сделать невозможно: замены просто не оказалось под рукой, а ближайший магазин находится далековато. Поэтому тем, кто постоянно работает, например, с электрическими инструментами, время от времени приходится заниматься восстановлением никель-кадмиевых аккумуляторов очень интересными способами. Как произвести ремонт аккумулятора шуруповерта, например?

Восстановление водой

Можно попробовать провести восстановление работоспособности Ni-Cd аккумуляторов с помощью самого обычного электролита в виде дистилированной воды.

Для этого понадобится несколько нехитрых инструментов и приспособлений:

• паяльная кислота ;
• одноразовый шприц ;
  паяльник ;
• немного дистилированной воды .

Обычно аккумуляторный блок, находящийся внутри дрели или шуруповерта, выглядит как связка из нескольких металлических «банок», обернутых плотной бумагой. Для того чтобы понять, какая «банка» в связке самая слабая, нужно вначале измерить напряжение на полюсах каждого элемента. Как проверить напряжение? Очень просто, с помощью мультиметра или тестера. Чаще всего, показатель напряжения у самых слабых «банок» близок или равен нулю.

Для того чтобы начать процесс восстановления, нужно просверлить в батарейке небольшое отверстие, предварительно освободив ее от бумаги или этикетки. Сделать это можно с помощью шуруповерта, используя острый саморез №16. Важно позаботиться о том, чтобы не повредить внутренность аккумулятора, а просверлить только его внешнюю оболочку.

В одноразовый шприц набирается 1 мл дистилированной воды, и АКБ постепенно заполняется ею. При этом важно не торопиться, следить за тем, чтобы вода постепенно проникала внутрь батареи. Дистилированная вода нужна для возвращения и создания необходимой плотности электролита внутри АКБ. После того как вода будет залита, отверстие закрывается паяльной кислотой, которая берется на спичку, и запаивается хорошо разогретым паяльником.

Некоторые умельцы утверждают, что, если вместо дистилированной воды залить внутрь батареи электролит от шахтерских фонариков, АКБ будет работать гораздо лучше и дольше.

В заключение нужно снова провести замеры напряжения мультиметром и поставить аккумулятор на зарядку. Конечно, паяная батарея прослужит недолго, но это может помочь выиграть какое-то время перед приобретением новой.

Восстановление методом запзаппинга

Для никель-кадмиевых аккумуляторов существует проверенный, но весьма рискованный метод восстановления, который называется запзаппинг. Суть его заключается в том, что батарейки подвергаются коротким разрядам очень высоких токов, в десятки раз превышающих норму. Каждый элемент в буквальном смысле слова «прожигается» короткосекундными токовыми импульсами в 10, 20 ампер и выше.

Запзаппинг требует хорошей подготовки любителя электроники и соблюдения техники безопасности в виде защитных очков и, желательно, спецодежды. Утверждается, что он восстанавливает элементы, не употреблявшиеся 20 лет и более. Следует помнить о том, что запзаппинг применим исключительно к никель-кадмиевым аккумуляторам. Восстановление Ni-MH аккумуляторов таким способом проводить не рекомендуется.

Цикл разряд-заряд

Для того чтобы устранить «эффект памяти » , нужно разрядить АКБ до 0,8-1 вольта, после чего полностью зарядить ее снова . Если батарея не восстанавливалась в течение долгого времени, таких циклов можно провести несколько, а для минимизации «эффекта памяти» тренировать батарею таким образом желательно раз в месяц.

Что же касается популярного «школьного» метода, подразумевающего заморозку NiСd или NiMH аккумуляторов в морозильной камере — невзирая на то, что эффективность этого способа весьма сомнительна, в сети можно найти большое количество информации о «восстановлении» батареек путем помещения их в холодильник. На самом деле, лучше применить способ восстановления элементов дистиллированной водой — по крайней мере, в данном случае шансов реанимировать их будет гораздо больше.

Итак, никель-кадмиевые аккумуляторы не уступают современным батареям по ряду преимуществ своих технических характеристик. Они по-прежнему надежные, прочные, недорогие и максимально безопасны в применении.

Никель-Кадмиевые аккумуляторы

Во второй половине двадцатого века одними из лучших перезаряжаемых химических источников тока были аккумуляторные батареи, изготовленные по никель-кадмиевой технологии. Они до сих пор широко применяются в различных сферах благодаря своей надежности и непритязательности.

Что такое никель кадмиевый аккумулятор

Никель-кадмиевые батареи являются гальваническими перезаряжаемыми источниками тока, которые были изобретены в 1899 году в Швеции Вальдмаром Юнгнером. До 1932 года их практическое использование было очень ограниченным из-за дороговизны используемых металлов в сравнении со свинцово-кислотными АКБ.

Усовершенствование технологии их производства привело к значительному улучшению их эксплуатационных характеристик и позволило в 1947 году создать герметичный необслуживаемый АКБ с отличными параметрами.

Принцип работы и устройство Ni-Cd аккумулятора

Электрическую энергию эти АКБ производят благодаря обратимому процессу взаимодействия кадмия (Cd) с оксидом-гидроксидом никеля (NiOOH) и водой, в результате которого образуется гидроксид никеля Ni(OH)2 и гидроксид кадмия Cd(OH)2, обуславливающий появление электродвижущей силы.

Ni-Cd АКБ выпускаются в герметичных корпусах, в которых размещены электроды, разделенные нейтральным сепаратором, содержащие никель и кадмий, находящиеся в растворе желеобразного щелочного электролита (как правило, гидроксид калия, KOH).

Положительный электрод представляет собой стальную сетку или фольгу, покрытую пастой оксид-гидроксида никеля, смешанную с проводящим материалом

Отрицательный электрод — это стальная сетка (фольга) с впрессованным пористым кадмием.

Один никель кадмиевый элемент способен выдавать напряжение около 1,2 вольта, поэтому для увеличения напряжения и мощности батарей в их конструкции применяется множество параллельно соединенных электродов, разделенных сепараторами.

Технические характеристики и какие бывают Ni-Cd АКБ

Ni-Cd батареи имеют следующие технические характеристики:

• напряжение разряда одного элемента – около 0,9-1 вольт;
• номинальное напряжение элемента – 1,2 v, для получения напряжений 12v и 24v применяют последовательное соединение нескольких элементов;
• напряжение полного заряда – 1,5-1,8 вольт;
• рабочая температура: от -50 до +40 градусов;
• количество циклов заряда-разряда: от 100 до 1000 (в самых современных батареях – до 2000), в зависимости от используемой технологии;
• уровень саморазряда: от 8 до 30% в первый месяц после полного заряда;
• удельная энергоемкость – до 65 Вт*час/килограмм;
• срок эксплуатации – около 10 лет.

Ni-Cd АКБ выпускают в различных корпусах стандартных типоразмеров и в нестандартном исполнении, в том числе в дисковом, герметическом виде.

Где используются никель кадмиевые АКБ

Эти батареи применяются в устройствах, которые потребляют большой ток, а также испытывают высокие нагрузки при эксплуатации в следующих случаях:

• на троллейбусах и трамваях;
• на электрокарах;
• на морском и речном транспорте;
• в вертолетах и самолетах;
• в электроинструментах (шуруповерты, дрели, электроотвертки и прочие);
• электробритвы;
• в военной технике;
• переносных радиостанциях;
• в игрушках на радиоуправлении;
• в фонарях для дайвинга.

В настоящее время из-за ужесточения экологических требований большинство аккумуляторов популярных типоразмеров (AA, AAA и другие) выпускается по никель-металлогидридной и литий-ионной технологиям. Вместе с тем, в эксплуатации еще находится множество Ni Cd АКБ различных типоразмеров, выпущенных несколько лет назад.

Ni-Cd элементы имеют продолжительный срок эксплуатации, который порой превышает 10 лет и поэтому еще можно встретить этот вид батарей во множестве электронных устройств, кроме тех, которые перечислены выше.

Плюсы и минусы Ni-Cd аккумулятора

Этот вид элементов питания имеет следующие положительные характеристики:

• большой срок эксплуатации и число циклов заряда-разряда;
• продолжительный срок службы и хранения;
• возможность быстрой зарядки;
• способность выдерживать большие нагрузки и низкие температуры;
• сохранение работоспособности в самых неблагоприятных условиях эксплуатации;
• невысокая стоимость;
• возможность хранить эти батареи в разряженном состоянии до 5 лет;
• средняя устойчивость к перезаряду.

В то же время, никель кадмиевые источники питания имеют ряд недостатков:

• наличие эффекта памяти, проявляющийся в потере емкости при зарядке АКБ, не дожидаясь полного разряда;
• необходимость профилактических работ (несколько циклов заряда-разряда) по набору полной емкости;
• полное восстановление АКБ после долговременного хранения требует трех-четырех циклов полного заряда-разряда;
• большой саморазряд (около 10% в первый месяц хранения), приводящий к практически полному разряду батареи за год хранения;
• невысокая энергетическая плотность по сравнению с другими элементами питания;
• высокая токсичность кадмия, из-за которой они запрещены в ряде стран, в том числе в ЕС, необходимость проводить утилизацию таких АКБ на специальном оборудовании;
• больший вес по сравнению с современными батареями.

Отличие Ni-Cd от Li-Ion или Ni-Mh источников

Батареи с активными компонентами, включающими никель и кадмий, имеют ряд отличий от более современных литий-ионных и никель-металлогидридных источников электроэнергии:

• Ni-Cd элементы, в отличие от Li-Ion и Ni-Mh вариантов, имеют эффект памяти, обладают меньшей удельной емкостью при одинаковых размерах;
• NiCd источники более неприхотливы, сохраняют работоспособность при очень низких температурах, во много раз более устойчивы к перезаряду и сильному разряду;
• Li-Ion и Ni-Mh аккумуляторы стоят дороже, бояться перезаряда и сильного разряда, но имеют меньший саморазряд;
• срок эксплуатации и хранения Li-Ion аккумуляторов (2-3 года) в разы меньше, чем Ni Cd изделий (8-10 лет);
• никель-кадмиевые источники быстро теряют емкость при использовании в буферном режиме (например, в UPS). Хотя их можно после этого полностью восстановить путем глубокого разряда и заряда, лучше не использовать Ni Cd изделия в устройствах, где осуществляется их постоянная подзарядка;
• одинаковость режима заряда Ni-Cd и Ni-Mh батарей позволяет использовать одни и те же зарядные устройства, но при этом нужно учитывать тот факт, что у никель-кадмиевых АКБ более выражен эффект памяти.

Исходя из имеющихся отличий, нельзя сделать однозначный вывод о том, какие АКБ лучше, поскольку у всех элементов есть и сильные и слабые стороны.

Правила эксплуатации

В ходе эксплуатации в Ni Cd источниках питания происходит ряд изменений, которые приводят к постепенному ухудшению характеристик и, в конечном итоге, к утрате работоспособности:

• уменьшается полезная площадь и масса электродов;
• изменяется состав и объем электролита;
• происходит распад сепаратора и органических примесей;
• утрачивается вода и кислород;
• появляются утечки тока, связанные с ростом дендритов кадмия на пластинах.

Для того, чтобы максимально уменьшить повреждения батареи, возникающие при ее эксплуатации и хранении, необходимо избегать неблагоприятных воздействий на АКБ, которые связаны со следующими факторами:

• заряд не полностью заряженной батареи приводит к обратимой утрате ее емкости из-за уменьшения общей площади активного вещества в результате кристаллообразования;
• регулярный сильный перезаряд, который приводит к перегреву, увеличенному газообразованию, утрате воды в электролите и разрушает электроды (особенно анод) и сепаратор;
• недозаряд, приводящий к преждевременному истощению батареи;
• долговременная эксплуатация при очень низких температурах приводит к изменению состава и объема электролита, увеличивается внутреннее сопротивление АКБ и ухудшаются ее эксплуатационные характеристики, в частности падает емкость.

При сильном увеличении давления внутри батареи в результате быстрого заряда большим током и сильной деградации кадмиевого катода в АКБ может выделяться избыточный водород, что приводит к резкому увеличению давления, которое может деформировать корпус, нарушает плотность сборки, увеличивает внутреннее сопротивление и уменьшает рабочее напряжение.

В АКБ, оборудованных аварийным клапаном сброса давления, опасность деформации можно предотвратить, но необратимых изменений химического состава батареи избежать невозможно.

Зарядку Ni Cd аккумуляторов нужно производить током 10% (при необходимости быстрого заряда в специальных АКБ – током до 100% за 1 час) величины их емкости (например, 100 мА при емкости 1000 mAh) в течение 14-16 часов. Самый лучший режим их разряда – током, равным 20% от емкости батареи.

Как восстановить Ni Cd аккумулятор

Никель кадмиевые источники питания в случае потери емкости можно практически полностью восстановить с помощью полного разряда (до 1 вольта на элемент) и последующего заряда в стандартном режиме. Такую тренировку аккумуляторов можно повторить несколько раз для наиболее полного восстановления их емкости.

В случае невозможности произвести восстановление АКБ путем разряда и заряда, можно попробовать их восстановить с помощью воздействия короткими токовыми импульсами (величиной в десятки раз больше емкости восстанавливаемого элемента) на протяжении нескольких секунд. Это воздействие устраняет внутреннее замыкание в элементах батареи, возникающее из-за нарастания дендритов путем их выжигания сильным током. Существуют специальные промышленные активаторы, которые осуществляют такое воздействие.

Полное восстановление первоначальной емкости таких батарей невозможно из-за необратимого изменения состава и свойств электролита, а также деградации пластин, но дает возможность продлить срок эксплуатации.

Методика восстановления в домашних условиях заключается в проведении следующих действий:

• проводом сечением не менее 1,5 квадратных миллиметров соединяют минус восстанавливаемого элемента с катодом мощной батареи, например автомобильной или из UPS;
• к аноду (плюсу) одной из батарей надежно прикрепляется второй провод;
• на протяжении 3-4 секунд свободным концом второго провода быстро касаются свободной плюсовой клеммы (с частотой 2-3 касания в секунду). При этом необходимо не допускать приваривания проводов в месте соединения;
• вольтметром производится проверка напряжения на восстанавливаемом источнике, при его отсутствии делается еще один восстановительный цикл;;
• при появлении электродвижущей силы на АКБ, она ставиться на зарядку;

Кроме того, можно попытаться разрушить дендриты в АКБ путем их заморозки на 2-3 часа с последующим их резким отстукиванием. При замораживании дендриты становятся хрупкими и разрушаются от ударного воздействия, что теоретически может помочь избавиться от них.

Существуют и более экстремальные способы восстановления, связанные с добавлением дистиллированной воды в старые элементы путем высверливания их корпуса. Но полноценное обеспечение герметичности таких элементов в последующем очень проблематично. Поэтому не стоит экономить и подвергать здоровье риску отравления соединениями кадмия из-за выигрыша нескольких циклов работы.

Хранение и утилизация

Хранить никель кадмиевые батареи лучше в разряженном состоянии при низкой температуре в сухом месте. Чем меньше температура хранения таких АКБ, тем меньше у них саморазряд. Качественные модели могут храниться до 5 лет без существенного ущерба техническим характеристикам. Для ввода их в эксплуатацию достаточно провести их зарядку.

Вредные вещества, содержащиеся в одной батарее АА, способны загрязнить около 20 квадратных метров территории. Для безопасной утилизации Ni Cd аккумуляторов, их нужно сдавать в пункты переработки, откуда их переправляют на заводы, где их должны разрушать в специальных герметизированных печах, оборудованных фильтрами, улавливающими токсичные вещества.

Возвращаем к жизни никель-кадмиевые батареи

Вы устали от никель-кадмиевых батарей, которые отказываются заряжаться и просто умирают?

Что вы делаете с ними, когда они умирают?
Просто выбрасываете их в мусорное ведро – что наносит вред окружающей среде?
Или просто отвезите на переработку?

Вот лучшее решение, вернуть ваши разряженные аккумуляторы к жизни.

Для этой самоделки необходима разборка устройства, которое работает на 300В и может быть опасным, если с ним не обращаться правильно.

Шаг первый: Почему умирают никель-кадмиевые батареи?

Они не «умирают» окончательно, проблема заключается, как считает мастер, в кристаллах серы.
Кристаллы образуются и начинают разрастаться.

– Перезарядкой аккумулятора;
– Оставлением аккумулятора в разряженном состоянии на длительное время;
– Эффектом памяти аккумуляторов;
– Воздействием высокой температуры;

После того, как кристаллы начинают расти внутри аккумулятора, они в конечном итоге касаются обоих концов клеточных терминалов. Это закорачивает аккумулятор и предотвращает его повторную зарядку .

Но хорошо то, что кристаллы серы можно легко разрушить, если подать через аккумулятор мощный импульсный ток . Это испарит кристаллы, и батарея снова станет новой!

Шаг второй: Что понадобится для восстановления аккумуляторов.

Мастер рекомендует использовать конденсаторы, так как они дают мощный импульсный разряд.
Другие источники питания, такие как автомобильные аккумуляторы, не являются хорошим вариантом. Поскольку они непрерывно разряжаются, провод может случайно привариться к клемме аккумулятора, а это может привести к его перегреву и взрыву .

Емкость конденсатора, который необходимо использовать, должна быть около 100000 мкФ 60В. К сожалению, такой конденсатор с экстремальными характеристиками слишком дорогой .

В данном случае, чтобы не переплачивать за большой конденсатор, мастер будет использовать конденсатор от вспышки фотоаппарата. Почему? Потому что данные конденсаторы подходят для импульсной разрядки, а самое главное, они БЕСПЛАТНЫЕ. Ведь у каждого найдется старый пленочный фотоаппарат со встроенной вспышкой. Но тем не менее данное устройство опаснее .

Итак, что же потребуется для реализации данной самоделки:

– Пленочный фотоаппарат;
– Разряженные никель-кадмиевые батареи;
– Провода;
– Держатель батареи для разряженных никель-кадмиевых батарей (Вы можете использовать размер AAA, AA, C или D, в зависимости от того, какую батарею вы хотите восстановить. Мастер собирается использовать держатель для батареи типа AA);
– Маленький переключатель (мастер использовал ползунковый переключатель);
– Переключатель высокой мощности (мастер использовал кнопочный переключатель);

Из инструментов понадобится:

– Паяльник (можно избежать пайки, просто скручивая провода вместе);
– Олово;
– Канифоль;
– Оловоотсос;
– Кусачки;
– Инструмент для зачистки проводов;
– Плоская отвертка;
– Плоскогубцы;

Шаг третий: Разборка фотоаппарата

Это довольно опасная процедура. Следует открыть фотоаппарат и вытащить электрическую цепь из аппарата, при этом необходимо разрядить конденсатор.

(Конденсатор в камере – это большой цилиндр, который является накопителем энергии. Он используется для вспышки).

Во-первых, откройте корпус фотоаппарата, используя отвертку.
После того, как вы сняли корпус камеры, замкните конденсатор отверткой с изолированной ручкой. Скорее всего получиться большая и громкая искра. После этого конденсатор разрядится . (Используйте отвертку, которую не жалко, потому что полностью заряженный конденсатор оставит глубокую отметину на металлической части отвертки!)

Шаг четвертый: Удаление переключателя из цепи и добавление нового

После того, как схема камеры снята с аппарата, нужно снять накладной выключатель заряда и добавить внешний выключатель. Таким образом мы будете иметь более легкий контроль над цепью и меньше шансов получить удар током.

Снимите верхнюю часть переключателя зарядки. Его не слишком сложно удалить.

Затем припаяйте два проводка на открытых металлических лапках. И припаяйте «новый» переключатель заряда с другого конца проводов.

Также желательно выпаять саму фотовспышку.

Шаг пятый: Добавление держателя батареи и переключателя

Затем нужно спаять держатель батареи и выключатель большой мощности вместе с черным конденсатором.

Черный провод держателя батареи является минусовым. Его нужно припаять к минусовому выводу конденсатора. У данного конденсатора минусовой вывод, это тот, который находится ближе всего к серой полосе. На этой полоске нарисован минус.

Затем необходимо припаять кусочек провода к другому выводу конденсатора.

Затем припаяйте кнопочный переключатель к красному проводу держателя батареи и другому проводу. Это будет плюсовой провод.

Держатель батареи, который был только что добавлен, – это место, где будет располагаться разряженная никель-кадмиевая батарея.

Шаг шестой: изоляция высокого напряжения

Все, что осталось сделать, это изолировать весь путь следования высокого напряжения . Попросту придумать корпус для размещения электронных компонентов.

Можно положить электронные компоненты в симпатичную коробочку.
У автора не нашлось доступной коробочки для этой самоделки. Поэтому он просто наклеил ленту на все голые металлические детали и приклеил нижнюю часть контура камеры.

Шаг седьмой: восстановление убитого аккумулятора

Чтобы вернуть к жизни разряженную никель-кадмиевую батарею, вставьте её в «защелкивающийся» держатель батареи, а хорошую щелочную батарею – в держатель батареи в цепи камеры.

Включите переключатель зарядки и подождите, пока неон / светодиод загорится. Когда он начнет светиться, нажмите кнопку, и вы услышите громкий хлопок. Это нормально. Это показывает, что батарея была убита, а сейчас ожила. Чтобы быть уверенным наверняка, что кристаллы серы действительно испарились, сделайте на никель-кадмиевую батарею разряд еще один раз .

Зарядив никель-кадмиевую батарею таким образом, затем следует зарядить ее в зарядном устройстве, чтобы она снова заработала.
Источник