Что такое Ni-Cd аккумулятор?

В нашем быстро меняющемся и технологичном мире батареи играют ключевую роль в питании устройств, которые стали неотъемлемой частью нашей повседневной жизни. Среди множества типов батарей никель-кадмиевые (Ni-Cd) батареи выделяются как заметный и надежный выбор. Ni-Cd аккумулятор, известный своей надежностью и долговечностью, имеет богатую историю и уникальный состав, который отличает его от других источников питания.

Это исследование области никель-кадмиевых аккумуляторов позволит разгадать тонкости их конструкции, пролить свет на их преимущества и недостатки, а также углубиться в области применения, которые сделали их основным продуктом в различных отраслях промышленности. Отправившись в этот путь, мы получим полное понимание того, как никель-кадмиевые аккумуляторы используют возможности химии для создания надежного и долговечного энергетического решения.

Ni-Cd аккумулятор или никель-кадмиевый аккумулятор — это тип перезаряжаемой батареи, в которой в качестве положительного электрода (катода) используется гидроксид оксида никеля (NiOOH), в качестве отрицательного электрода (анода) — кадмий (Cd), а в качестве отрицательного электрода (анода) — щелочной электролит. решение. Ni-Cd аккумулятор известен своей надежностью, длительным сроком службы и способностью обеспечивать постоянное напряжение, что сделало его популярным выбором в различных приложениях.

Принципы работы Ni-Cd аккумуляторов

Никель-кадмиевый (Ni-Cd) аккумулятор работает на основе электрохимических принципов, включающих два ключевых компонента: гидроксид оксида никеля (Ni(OH)2) в качестве положительного электрода (катода) и металлический кадмий (Cd) в качестве отрицательного электрода (анода). ). Электролит, обычно раствор гидроксида калия (КОН), облегчает поток ионов между этими электродами.

Фундаментальный принцип работы Ni-Cd аккумулятора заключается в обратимых электрохимических реакциях, которые происходят как во время циклов зарядки, так и во время разрядки:

●Зарядка (разрядка):

○На катоде (положительном электроде) во время разряда Ni(OH)2 восстанавливается с высвобождением электронов.

3.2V 20A Низкотемпературная батарея LiFePO4 -40℃ 3C Разрядная емкость ≥70% Температура зарядки: -20~45℃ Температура разрядки: -40~+55℃ пройти тест на иглоукалывание -40℃ максимальная скорость разряда: 3C

ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ

○Ni(OH)2+e?→NiOOH+OH

На аноде гидроксид кадмия (Cd(OH)_2) восстанавливается:

●Cd(OH)2+2e?→Cd+2OH

Общая реакция заряда:

●NiOOH+Cd+2OH?→Ni(OH)2+Cd(OH)2

Ключевое преимущество Ni-Cd аккумуляторов заключается в их способности выдерживать большое количество циклов зарядки-разрядки, что делает их очень долговечными и надежными. Однако для них также характерен «эффект памяти», при котором повторяющиеся частичные разряды могут снизить общую емкость аккумулятора. Несмотря на это ограничение, Ni-Cd аккумуляторы нашли применение в различных отраслях промышленности, включая портативную электронику, системы аварийного резервного копирования и аэрокосмическую промышленность, благодаря своей надежности и способности хорошо работать в сложных условиях.

Состав и структура никель-хромовой батареи

Никель-хромовый (Ni-Cr) аккумулятор не является стандартным или широко распространенным термином в контексте аккумуляторных батарей. Однако существуют батареи, в которых используются никель и хром в разных сочетаниях. Одним из таких примеров является никель-хромовая (Ni-Cr) аккумуляторная батарея, также известная как никель-хромовая окислительно-восстановительная батарея.

Вот краткий обзор никель-хромовой окислительно-восстановительной батареи:

Низкотемпературный прочный полимерный аккумулятор для ноутбука с высокой плотностью энергии Спецификация аккумулятора: 11,1 В 7800 мАч -40 ℃ 0,2 C разрядная емкость ≥80% Пыленепроницаемый, устойчивый к падению, антикоррозийный, антиэлектромагнитный

ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ

Состав и структура:

●Электролит: В никель-хромовых батареях используется окислительно-восстановительная реакция между ионами никеля и хрома в жидком электролите. Электролит обычно состоит из хлорида никеля (NiCl2) и хлорида хрома (CrCl3), растворенных в воде.

● Катод (положительный электрод). Катод никель-хромовой окислительно-восстановительной батареи обычно изготавливается из пористого материала, покрытого гидроксидом никеля (Ni(OH)2).

●Анод (отрицательный электрод): Анод обычно изготавливается из пористого материала, покрытого гидроксидом хрома (Cr(OH)3).

●Принцип работы: Во время разряда ионы никеля (Ni2+) на катоде высвобождают электроны, превращаясь в гидроксид никеля, а ионы хрома (Cr3+) на аноде принимают электроны, образуя гидроксид хрома. Во время зарядки реакции обратные.

●Конфигурация элементов. Никель-хромовые окислительно-восстановительные батареи часто имеют конфигурацию элементов с отдельными резервуарами для католита и анолита. Окислительно-восстановительные реакции происходят независимо в каждом резервуаре, а электрическая энергия генерируется или сохраняется за счет перемещения ионов между двумя растворами электролита.

Эти батареи известны своей способностью хранить большое количество энергии, что делает их пригодными для применений, требующих высокой плотности энергии. Они были изучены для использования в крупномасштабных системах хранения энергии, сетевых приложениях и интеграции возобновляемых источников энергии из-за их потенциала масштабируемости и относительно длительного срока службы. Однако, согласно моему последнему обновлению знаний в январе 2022 года, важно отметить, что технологии аккумуляторов развиваются, и с тех пор, возможно, в этой области появились дальнейшие разработки или новые технологии.

Преимущества никель-хромового аккумулятора

Никель-хромовые окислительно-восстановительные батареи известны рядом преимуществ, особенно в крупномасштабных приложениях для хранения энергии. Обратите внимание, что с тех пор могли произойти изменения, и всегда полезно проверять последние исследования и обновления отрасли. Вот некоторые преимущества никель-хромовых аккумуляторов:

Масштабируемость:

Никель-хромовые батареи считаются масштабируемыми, что делает их пригодными для применений, требующих разного уровня емкости хранения энергии. Такая масштабируемость особенно выгодна при хранении энергии на уровне сети, где необходимо хранить и извлекать большие объемы энергии.

Длинный цикл жизни:

Эти батареи известны своим относительно длительным сроком службы. Они могут подвергаться многочисленным циклам зарядки-разрядки без существенного ухудшения производительности. Эта особенность делает их подходящими для применений, где долговечность и долговечность имеют решающее значение.

Высокая плотность энергии:

Никель-хромовые батареи обладают высокой плотностью энергии, что позволяет им хранить значительное количество энергии в относительно небольшом объеме. Эта характеристика полезна для применений, где пространство ограничено и желательно высокое соотношение энергии к объему.

Безопасность:

По сравнению с некоторыми другими химикатами для аккумуляторов, никель-хромовые аккумуляторы считаются относительно безопасными. Обычно они работают с водными электролитами, которые менее огнеопасны, чем некоторые органические электролиты, используемые в батареях других типов.

Низкая скорость саморазряда:

Никель-хромовые аккумуляторы обладают низкой скоростью саморазряда, что означает, что они могут сохранять накопленную энергию в течение более длительного периода времени без значительных потерь. Это делает их подходящими для применений, в которых батареи могут простаивать в течение длительного времени между циклами зарядки и разрядки.

Пригодность для интеграции возобновляемых источников энергии:

Способность никель-хромовых батарей хранить большое количество энергии делает их пригодными для интеграции возобновляемых источников энергии в энергосистему. Они могут хранить избыточную энергию, вырабатываемую в периоды высокого производства возобновляемой энергии, для использования в периоды низкого производства.

Важно отметить, что, хотя никель-хромовые батареи имеют эти преимущества, у них также есть проблемы и соображения, такие как стоимость и эффективность. Кроме того, исследования и разработки в области хранения энергии продолжаются, и могут появиться новые технологии с дополнительными преимуществами и улучшениями.

Заключение:

Они предлагают такие преимущества, как стабильное выходное напряжение, возможность быстрой зарядки и широкий диапазон рабочих температур. Однако проблемы, в том числе «эффект памяти» и экологические проблемы, связанные с кадмием, привели к внедрению альтернативных технологий аккумуляторов во многих потребительских приложениях. Несмотря на это, Ni-Cd аккумуляторы продолжают находить применение в конкретных промышленных и нишевых приложениях, где их уникальные характеристики делают их хорошо подходящими для решения поставленных задач.