Die Nickel-Cadmium-Batterie (Ni-Cd): Verwendung und Geschichte

Inhalt

• Kommt Ihnen Ni-Cd bekannt vor?
• Was hat die Nickel-Cadmium-Batterie getötet?
• 1. Bedenken hinsichtlich Umweltgefahren
• 2. Fortschritte in der Technologie
• Die harten Fakten: Warum Ni-Cd immer noch in den Arsch tritt!
• 1. Sie sind billig
• 2. Sie sind mächtig
• 3. Sie haben einen geringen Innenwiderstand
• 4. Sie sind langlebig
• 5. Sie erfordern keine besondere Wartung
• 6. Sie haben eine stabile Arbeitsspannung
• 7. Sie laden schnell auf
• 8. Sie erfordern keine Versand- / Bearbeitungsbeschränkungen
• Wo würden Sie diese Ni-Cd-Wunder einsetzen?
• Woher bekomme ich diese Batterien?
• Sie ist alt, aber sie wird halten
• Fragen & Antworten

Chriscamaro liebt es, Sport zu treiben, Autos zu modifizieren und Videospiele zu spielen.

Kommt Ihnen Ni-Cd bekannt vor?

Gute alte Nickel-Cadmium-Batterien. Die meisten der jüngeren Generation waren noch in Windeln, als diese Batterien durch Nickel-Metallhydrid und später durch Lithium-Ionen-Batterien ersetzt wurden, mit denen wir nur allzu vertraut sind. Diejenigen, die sich an Ni-Cd erinnern, haben wahrscheinlich immer noch Elektrowerkzeuge oder schnurlose Telefone im Haus, die mit diesen wiederaufladbaren Batterien leer sind. Und sie arbeiten wahrscheinlich immer noch!

Das liegt daran, dass Nickel Cadmium großartig ist. Es ist mit Abstand die beeindruckendste und dennoch praktische Batteriechemie, die ich je gesehen habe. Sicher, es gibt Blei-Säure-Batterien, die Hunderte von Ampere verbrauchen können, aber sie wiegen eine Tonne und sterben, wenn sie unter 10 V entladen werden. Es gibt federleichte und langlebige Lithiumbatterien, die jedoch explodieren und Feuer fangen, wenn Sie sie zu weit schieben. Wir haben die immer bequeme und allgegenwärtige Alkalibatterie, aber sie kommt mit Geräten mit hohem Stromverbrauch nicht zurecht.

Ni-Cd-Akkus verfügen über eine spezielle Mischung von Eigenschaften, die sie in nahezu jeder Kategorie zu soliden Leistungsträgern machen. Sie sind vielseitig genug, um in nahezu jeder Anwendung eingesetzt werden zu können. Warum sind diese Batterien so besonders und warum können Sie sie nicht mehr in Geschäften finden?

Was hat die Nickel-Cadmium-Batterie getötet?

Es gibt zwei Hauptgründe für den Niedergang von Nickel-Cadmium-Batterien:

1. Bedenken hinsichtlich Umweltgefahren
2. Technische Fortschritte

1. Bedenken hinsichtlich Umweltgefahren

Der erste Grund ist Umwelt. Nickel-Cadmium enthält, wie der Name schon sagt, Nickel- und Cadmium-Metalle, aus denen die Elektroden bestehen. Diese Metallelektroden erzeugen in Kombination mit einem gelartigen Elektrolyten die Spannung an den Batterieklemmen.

• Nickel ist ein unedles Metall, das in der Erdkruste im Überfluss vorkommt.
• Cadmium, ein weniger häufig vorkommendes Metall, ist besonders giftig für das organische Leben. Daher muss jede Batterie, die es enthält, ausreichend versiegelt sein, um das Cadmium im Inneren nicht freizulegen.

Wenn diese Batterien am Ende ihrer Nutzungsdauer entsorgt werden, landen sie häufig auf Mülldeponien, anstatt wie vorgesehen recycelt zu werden. Aufgrund dieser Umweltbedenken verdrängten andere Ersatzbatteriechemikalien Nickel-Cadmium leicht.

Nickelmetallhydrid hatte "ähnliche" (aber immer noch schlechtere) Leistungseigenschaften, jedoch ohne das toxische Metall, und seine Speicherkapazität war größer, so dass es nach seiner Einführung schnell zur Batterie der Wahl wurde. Später wurde Lithium-Ionen zur beliebten Wahl, und so bleibt es bis heute. Auch dies stellt keine besondere Gefahr für die Umwelt dar, es sei denn, Sie haben das Gefühl, dass die Selbstentzündung Ihres Schrittes in irgendeiner Weise gefährlich ist.

Ich fand es interessant zu erfahren, dass eine andere giftige Batteriechemie, die Quecksilberbatterie, die früher in Hochleistungskameras verwendet wurde, nicht mehr verkauft wird. Es scheint ein Muster zu geben, dass alle umweltschädlichen Batterien auch die besten Leistungen erbringen, aber Sie können sie nicht mehr finden - außer Blei-Säure. Diese sind ebenfalls giftig und gefährlich in der Handhabung, aber nichts anderes funktioniert gut in einem Auto, sodass sie aufgrund der Nachfrage der Industrie dem Aussterben entgangen sind. Ich denke sogar, dass Umweltschützer der Regierung etwas "praktisch" sind.

2. Fortschritte in der Technologie

Der zweite Grund, warum Ni-Cd in Ungnade gefallen ist, liegt in der Technologie selbst. Mit der neuen Unterhaltungselektronik kamen neue Anforderungen an Batterien, vor allem die Langlebigkeit.Mit Smartphones konnten die Menschen stundenlang sprechen, während sie über ein helles Vollfarb-LCD und computerähnliche Anwendungen verfügten, die schnellere und ressourcenintensivere Prozessoren erforderten. Um diese Geräte mit einer einzigen Ladung einen Tag oder länger am Laufen zu halten, wurde ein kleiner, leichter und langlebiger Akku benötigt.

Lithium-Ionen-Batterien füllten diesen Raum auf eine Weise, die Ni-Cd nicht konnte, und wurden so zum Status Quo für tragbare Energie für das 21. Jahrhundert. Da Geräte eine lange Lebensdauer haben mussten, ohne den Akku zu stark zu belasten, schien Lithium die perfekte Lösung zu sein. Aber wie wir sehen werden, gibt es viele andere Nischen, in denen Lithium und andere moderne Batterien einfach nicht mit dem alten Standby von gestern mithalten können.

Die harten Fakten: Warum Ni-Cd immer noch in den Arsch tritt!

Was ist also so gut an diesen Batterien und warum schreibe ich einen Artikel darüber? Es gibt mehrere gute Gründe:

1. Sie sind billig

Nickel Cadmium ist das am billigsten Batterie vorhanden. Während die Anschaffungskosten etwas hoch sind, können diese Batterien öfter als jede andere Batterie aufgeladen werden, bevor sie endgültig sterben. Wenn Sie die Anzahl der Lade- / Entladezyklen berücksichtigen, die diese Batterien überleben können, ist der $ / Zyklus tatsächlich niedriger als bei jeder anderen Alternative, was diese Batterie zum besten Knall für Ihr Geld macht!

2. Sie sind mächtig

Ni-Cd ist MÄCHTIG. Alle Batterien können mit einer bestimmten maximalen Stromrate (gemessen in Ampere oder Milliampere) entladen werden, ohne beschädigt zu werden. Dies wird normalerweise als Vielfaches ihrer Speicherkapazität in mAh (Milliampere-Stunden) ausgedrückt. Daher soll eine Batterie mit einer Nennleistung von 600 mAh, die 6 A entladen kann, eine Nennleistung von 10 ° C haben, wobei C die Nennleistung und 10 der Multiplikator ist. Einfach ausgedrückt, hat Nickel Cadmium einige der größten C-Werte aller Batterien (noch mehr als Blei, wenn Sie Gewicht und Größe berücksichtigen).

Gramm für Gramm kann Ni-Cd bei Bedarf mehr Strom freisetzen, ohne beschädigt zu werden als alles andere. Dies macht es ideal für Geräte, die viel Strom benötigen, aber das Gewicht einer Autobatterie oder die Größe einer gleichwertigen Batterie nicht bewältigen können Lithium Batterie.

3. Sie haben einen geringen Innenwiderstand

Diese Batterien haben eine der niedrigster Innenwiderstand Werte einer Batterie. Der Innenwiderstand gibt an, wie viel elektrischer Widerstand sich in der Batterie selbst befindet, unabhängig davon, an was Sie sie anschließen. Je höher der Widerstand, desto niedriger die Klemmenspannung und desto mehr Wärme erhalten Sie.

Haben Sie jemals versucht, eine Digitalkamera mit Blitz und LCD-Bildschirm mit AA-Alkalibatterien zu betreiben? Sie können 10-15 Aufnahmen aus einem brandneuen Satz Batterien machen, bevor diese vollständig entladen sind. Dies liegt daran, dass die Kamera so viel Strom von ihnen abführt, dass die Spannung aufgrund des Innenwiderstands abfällt und 1,5 V alkalisch nur 0,75 V liefert und die Kamera abschaltet. Ni-Cd-Akkus hingegen haben eine konstante Spannung von 1,2 V und grinsen die ganze Zeit, während Sie Dutzende von Fotos aufnehmen.

4. Sie sind langlebig

Nickel-Cadmium-Batterien sind dauerhaft. Sie können diese Dinge nicht töten. Sie können sie in der eiskalten, in der drückenden Hitze verwenden, Sie können sie fallen lassen und sie herumschlagen. Sie können sie überladen, unterladen, die Polarität umkehren (bis zu einem gewissen Grad) und sie 15 Jahre lang in einem Regal liegen lassen. Sie können sie sogar wieder zum Leben erwecken, wenn sie kurzgeschlossen sind, indem Sie sie mit einem hohen Stromimpuls "zappen". Versuchen Sie, eine andere Batterie wie diese zu missbrauchen, und sehen Sie, wie lange sie hält!

Alle gängigen Batterien, die heute verwendet werden, haben große Achillesfersen, die sie leicht töten, und manchmal reicht es aus, sie ein paar Volt unter ihrer Betriebsspannung zu entladen oder die Batterie mit einem Stift zu stechen (tun Sie das niemals mit Lithium oder Ihnen). Ich werde das Haus in Brand setzen.

5. Sie erfordern keine besondere Wartung

Wie oben erwähnt, sterben sie nicht daran, vernachlässigt zu werden. Ni-Cd ist eine der wenigen Batteriechemien, die es tatsächlich vorziehen, entladen zu werden. Es hat also Keine besonderen Wartungsanforderungen und Sie müssen die Spannung nicht auffüllen. Dies ist ein großer Vorteil, wenn Sie längere Zeit kein Gerät benötigen und es dann plötzlich brauchen! Für Telefone spielt dies möglicherweise keine Rolle, da Sie Ihr Telefon jeden Tag verwenden, aber was ist mit Ihrer Übung? Ich möchte nicht jedes Mal 100 US-Dollar für eine neue Lithium-Bohrbatterie ausgeben, wenn ich sie einige Jahre lang nicht benutze.

6. Sie haben eine stabile Arbeitsspannung

Ni-Cd hat eine sehr stabile Arbeitsspannung von 1,2V. Die meisten anderen Batterien haben eine Klemmenspannung, die mit der verbleibenden Kapazität allmählich abnimmt. Dies verringert jedoch ihre "Nutzungsdauer", da sie das Gerät nicht mit Strom versorgen können, obwohl noch Kapazität übrig ist, wie dies bei AA-Alkalibatterien in einer Digitalkamera der Fall ist .

Aufgrund dieser Spannungsdrift, für die Alkalibatterien anfällig sind, sind die meisten Geräte, für die sie erforderlich sind, für den Betrieb mit einem relativ großen Spannungsbereich ausgelegt. Ni-Cd ist mit seinen 1,2 V nur 0,3 V weniger als ein Alkalibatterie, daher funktioniert es immer als direkter Ersatz und funktioniert oft besser!

7. Sie laden schnell auf

Ni-Cd-Akkus können Laden Sie schneller als jeder andere Batterietyp im Durchschnitt. Während die meisten Akkus beschädigt werden, wenn sie mit einer Geschwindigkeit von mehr als 1-2 ° C aufgeladen werden, kann Ni-Cd 4 ° C oder mehr recht gut verarbeiten, was ein schnelles Aufladen in nur 10 bis 15 Minuten ermöglicht. Sie könnten denken, dass dies ein Irrtum ist, weil Lichtmaschinen 100 Ampere in eine Autobatterie entladen können, ohne diese zu beschädigen, ABER Autobatterien haben normalerweise große Kapazitäten in der Größenordnung von 60-80 Ah. Daher liegt 100A in der Nähe von 1,5 ° C.

Einige leistungsstarke Lithium-Polymer-Batterien können bis zu 5 ° C aufladen, wurden jedoch speziell für diesen Zweck entwickelt. Die Ni-Cd-Chemie benötigt keine spezielle Behandlung. Lassen Sie den gesamten Strom hinein, den Sie möchten (innerhalb des angemessenen Rahmens), und es wird gut damit umgehen. Sehr praktisch, wenn Sie mit dem Rennen in Ihrem RC-Flugzeug fertig sind und einen weiteren Einlauf wünschen, ohne Ihre Fersen eine Stunde lang abzukühlen.

8. Sie erfordern keine Versand- / Bearbeitungsbeschränkungen

Eine bemerkenswerte Kleinigkeit ist, dass Ni-Cd-Batterien haben Keine besonderen Versand- und Handhabungsbeschränkungen. Lithiumbatterien hingegen gelten als gefährlich und viele von ihnen werden während des Transports an der Grenze angehalten. Flugzeuge können Sie wegen der Verbrennungsgefahr auch nicht tragen.

Wo würden Sie diese Ni-Cd-Wunder einsetzen?

Es gibt viele Nischen für die Ni-Cd-Technologie, die niemals veraltet sein werden. Daher müssen diese Batterien immer gefüllt werden:

• Elektrowerkzeuge: Ich kann gar nicht genug betonen, wie perfekt eine passende Ni-Cd für diese Anwendung ist. Elektrowerkzeuge ziehen mehrere Ampere und manchmal kurze Impulse in den 10er Ampere. Sogar eine kleine 600-mAh-Zelle kann für kurze Zeit bei 30 ° C betrieben werden, ohne ins Schwitzen zu geraten, und genau das benötigen Elektrowerkzeuge - unregelmäßige Dauer- und Berstströme nach Bedarf. Außerdem werden Elektrowerkzeuge in missbräuchlichen, unwirtlichen Umgebungen eingesetzt, in denen Ni-Cd-Batterien zuverlässig funktionieren und andere Batterien beschämen.
• RC Hobbys: Modellflugzeuge und Autos sind wirklich cool und es gibt eine große Fangemeinde für den Bau und den Wettbewerb von kundenspezifischen Modellen. Ni-Cd-Batterien waren und sind eine beliebte Wahl für Modellflugzeuge, Autos, Boote und andere motorisierte Fahrzeuge, da sie ein hervorragendes Gleichgewicht zwischen Größe, Gewicht, Leistung und Haltbarkeit bieten.
• Schnurlostelefone und Walkie Talkies: Drahtlose Technologien sind in der Regel Ressourcenfresser, insbesondere bei der bidirektionalen Kommunikation. Im Gegensatz zu Mobiltelefonen, die nur weit genug senden müssen, um einen 1/2-Meilen entfernten Mobilfunkmast zu erreichen, müssen Walkie-Talkies mehrmals direkt an ein anderes Mobilteil senden, sodass sie eine viel höhere Leistung betreiben müssen. Ni-Cd-Akkus bieten zuverlässige, langlebige Stromversorgung und können einfach und schnell aufgeladen werden.
• Notfall-Standby-Ausrüstung: Dinge wie tragbare Radios und Taschenlampen profitieren stark von Ni-Cd-Akkus, da Sie sie jahrelang per Erhaltungsladung aufladen können und wenn Sie sie endlich brauchen, können Sie sie ohne einen zweiten Gedanken einschalten.
• Digitalkameras: Digitalkameras, ein weiteres Gerät mit hohem Stromverbrauch, sind Batteriekiller, da sie dazu führen, dass innerhalb einer Batterie so viel Strom verbraucht wird, dass an den Anschlüssen nichts mehr vorhanden ist, was die Kamera am Laufen hält. Da Nickel-Cadmium einen sehr geringen Innenwiderstand aufweist, steht der Kamera fast die gesamte Kapazität zur Verfügung, und die darin enthaltenen chemischen Reaktionen können problemlos mit dem Leistungsbedarf Schritt halten.
• In der Industrie: Ni-Cd wird üblicherweise in tragbaren medizinischen Geräten, in universellen Stromversorgungen und in Satelliten verwendet, wo die "Hochleistungs" -Bewertung über alles steht. Diese Geräte müssen sofort funktionieren und können es sich nicht leisten, auszufallen. Andere empfindlichere Batterietypen müssen gebabelt und gewartet werden, damit sie nicht beschädigt werden oder zu viel Kapazität verlieren.

Woher bekomme ich diese Batterien?

Nickel-Cadmium-Batterien sind in allen bekannten Größen wie AA, C und 9 V erhältlich, aber auch in einigen exotischen Größen erhältlich, die sich besser für die Herstellung von Batteriepacks eignen. Dies ist wahrscheinlich auf die allgemeine Notwendigkeit zurückzuführen, kundenspezifische Verpackungen für Geräte mit hohem Abfluss zu entwickeln, die nicht stark vom High-End-Verbrauchermarkt, sondern vom Industriesektor bestimmt wurden. Sie werden feststellen, dass einige dieser weniger gebräuchlichen Größen für Ihr Projekt recht praktisch sind und problemlos in eine Vielzahl von Verpackungsräumen und Zellkonfigurationen passen. In jedem Fall können Sie eine Vielzahl von Größen finden und diese entweder als einzelne Zellen, als Zellen mit Lötlaschen (so dass Sie problemlos Ihre eigenen Packungen herstellen können) oder als vorgefertigte Packungen mit unterschiedlichen Spannungen erwerben.

Wenn Sie einen speziellen Batterieladen finden, können sie Ni-Cd führen, aber Ihre beste Wahl sind Online-Händler wie Mouser, Digikey und insbesondere Hobby-Läden, da sie diese Batterien für Hobbybauer auf Lager haben. Ebay und Amazon sind ebenfalls einen Besuch wert. Ich habe kürzlich einen Überschuss an brandneuen Produkten gefunden Cadnica KR-600AE Batterien bei Ebay, die einer meiner Favoriten sind ... sehr vielseitige Zellen. Zum jetzigen Zeitpunkt ist noch viel übrig. Wenn Sie also bei Ebay suchen, werden Sie sie finden. Der Marktanteil von Ni-Cd ist heutzutage gering, aber es lohnt sich wirklich, sie in die Hände zu bekommen. Kaufen Sie 8 AA-Größe und ich garantiere Ihnen, dass Sie in den nächsten zehn Jahren niemals AA-Alkalibatterien kaufen müssen. Inzwischen habe ich in 6 Monaten 24 Packungen Alkalien durchgekaut!

Sie ist alt, aber sie wird halten

Ich habe Cads aus meiner Universitätszeit vor einem Jahrzehnt in meinem Regal, die ich heute noch benutze, als wären sie neu. Viele Menschen halten Batterien für selbstverständlich. Apple entwirft seine Telefone nicht einmal mit einer Akkufachsteckdose, weil sie erwarten, dass Sie entweder Ihr Telefon kaputt machen oder das nächste kaufen, bevor der Akku sterben kann, aber das verschleiert nur, wie zerbrechlich diese Dinge tatsächlich sind.

Wenn es um leistungshungrige Arbeitspferdegeräte geht, gibt es nicht viele Optionen, die diese Aufgabe gut erfüllen, egal wie nachlässig Sie sind oder wie lange Sie Ihr Gerät aufbewahren. Dieser Autor glaubt, dass Ni-Cd-Batterien in tragbaren Elektronikgeräten immer einen einzigartigen Zweck haben werden, der schwer oder gar nicht vollständig zu ersetzen ist.

Dieser Artikel ist genau und nach bestem Wissen des Autors. Der Inhalt dient nur zu Informations- oder Unterhaltungszwecken und ersetzt nicht die persönliche Beratung oder professionelle Beratung in geschäftlichen, finanziellen, rechtlichen oder technischen Angelegenheiten.

Fragen & Antworten

Frage: Ich habe mehrere 40-V-Batterien, die mit 90 kleinen C-Batterien hergestellt wurden. Gab eine langsame niedrige Ampere-Ladung. Getrennt und eine Stunde später explodierte es!? Wie lade ich es auf?

Antworten: Wenn die Batterien explodiert sind und Sie bei 1 ° C oder weniger aufgeladen haben, wie es scheint, können Sie nur explodieren, wenn eine oder mehrere der Zellen im Pack kurzgeschlossen sind. Dies kann passieren, wenn sich die Zellen bewegen können, damit sich die Anschlüsse berühren können, oder wenn die Lötfahnen den + Anschluss und das Gehäuse berühren (die Zellumhüllung kann beschädigt sein). Es kann auch ein interner Kurzschluss sein, wenn der Akku alt oder beschädigt ist. Grundsätzlich benötigen Sie hochwertige Zellen, die ordnungsgemäß voneinander isoliert wurden.