الکترولیت باطری نیکل کادمیوم چیست و چه کاربرد هایی دارد؟

الکترولیت باطری نیکل کادمیوم چیست؟

الکترولیت باطری نیکل کادمیوم یک ماده مایع است که درون باطری نیکل کادمیوم قرار دارد و نقش اصلی در عملکرد و عمر مفید باطری دارد. الکترولیت باطری نیکل کادمیوم معمولاً شامل محلول پتاسیم هیدروکسید (KOH) است که به عنوان یک الکترولیت قوی عمل می ‌کند. وظیفه الکترولیت در باطری نیکل کادمیوم انجام چندین کار مهم است. اولاً، الکترولیت برای انتقال یون ‌ها بین الکترود ها (آنود و کاتود) استفاده می ‌شود. این انتقال یون ‌ها باعث جریان الکتریکی در باطری می ‌شود. ثانیاً، الکترولیت باطری نیکل کادمیوم نقش مهمی در جلوگیری از اتصال مستقیم بین آنود و کاتود دارد. این اتصال مستقیم می‌ تواند منجر به کاهش عمر باطری و خرابی آن شود. الکترولیت باعث ایجاد یک لایه پاسیو بین آنود و کاتود می ‌شود که جریان الکتریکی را از آن ها جدا می‌ کند. در کل، الکترولیت باطری نیکل کادمیوم نقش حیاتی در عملکرد و عمر مفید باطری دارد. این الکترولیت باعث انتقال یون‌ ها، جلوگیری از اتصال مستقیم بین آنود و کاتود و حفظ تعادل pH باطری می‌ شود.

برای خرید الکترولیت باطری نیکل کادمیوم کلیک کنید!

کاربرد الکترولیت باطری نیکل کادمیوم

کاربرد الکترولیت باطری نیکل کادمیوم در اصل مربوط به عملکرد و عمر مفید باطری نیکل کادمیوم است. الکترولیت باطری نیکل کادمیوم، که معمولاً شامل محلول پتاسیم هیدروکسید (KOH) است، نقش مهمی در عملکرد باطری دارد. برخی از کاربرد های الکترولیت باطری نیکل کادمیوم عبارتند از:

1. 1. انتقال یون‌ ها: الکترولیت باطری نیکل کادمیوم برای انتقال یون ‌ها بین الکترود ها (آنود و کاتود) استفاده می ‌شود. این انتقال یون ‌ها باعث جریان الکتریکی در باطری می ‌شود.
2. 2. جلوگیری از اتصال مستقیم: الکترولیت باطری نیکل کادمیوم نقش مهمی در جلوگیری از اتصال مستقیم بین آنود و کاتود دارد. این اتصال مستقیم می‌ تواند منجر به کاهش عمر باطری و خرابی آن شود. الکترولیت باعث ایجاد یک لایه پاسیو بین آنود و کاتود می ‌شود که جریان الکتریکی را از آن ها جدا می‌کند.
3. تعادل pH: الکترولیت باطری نیکل کادمیوم نقش مهمی در تعادل pH باطری دارد. این الکترولیت باعث حفظ pH مناسب درون باطری می ‌شود که برای عملکرد بهینه باطری ضروری است.

  به طور کلی، الکترولیت باطری نیکل کادمیوم نقش حیاتی و مهم در عملکرد و عمر مفید باطری دارد. این الکترولیت باعث انتقال یون‌ ها، جلوگیری از اتصال مستقیم بین آنود و کاتود و حفظ تعادل pH باطری می ‌شود.

تفاوت باتری سرب اسید و باتری نیکل کادمیوم

باتری های سرب اسید نسبت به باتری های نیکل کادمیوم به روشی پیچیده تر ساخته می شوند. با این حال، با در نظر گرفتن انرژی ذخیره شده در باتری نسبت به وزن آن، باتری های سرب اسید یکی از پایین ترین مقادیر را دارند. از طرف دیگر، اگر چگالی انرژی باتری به طور قابل توجهی بیشتر از باتری های نیکل-کادمیم باشد، باتری های نیکل-کادمیم درصد بیشتری از انرژی ذخیره شده برای وزن معین دارند. باتری‌ های سرب اسیدی علیرغم هزینه ‌های بالا تر، تنها می‌ توانند برای تعداد چرخه‌ های بسیار کوتاه‌ تری نسبت به باتری ‌های نیکل کادمیوم تخلیه شوند. با این وجود، تلفن ‌های همراه و سایر وسایل الکترونیکی قابل حمل اصلی ‌ترین کاربرد باتری‌ های نیکل کادمیوم هستند. باتری‌ های سرب اسیدی که عمدتاً در خودرو ها و غیره استفاده می ‌شوند. هزینه باتری ‌های نیکل کادمیوم چندین برابر باتری ‌های سرب اسیدی است.

موارد مصرف و کاربرد باتری نیکل کادمیوم

شرایط زیر شامل استفاده گسترده از این راه حل استاندارد صنعتی است:

• بخش گاز: مترو و قطار شهری. صنعت یو پی اس
• خودروسازان
• شرکت های پتروشیمی و پالایشگاهی
• لوازم الکترونیکی تلفن همراه

ساختار باتری نیکل کادمیوم

هیدرات نیکل قطب مثبت باتری های نیکل-کادمیم را تشکیل می دهد، در حالی که کادمیوم اسفنجی در درجه اول قطب منفی را تشکیل می دهد. هیدروکسید پتاسیم در آب به عنوان الکترولیت برای باتری عمل می کند. غلظت هیدروکسید پتاسیم در محلول الکترولیت کل بین 20 تا 35 درصد است. دو صفحه هیدروکسید نیکل و کادمیوم فلزی در یک اتصال استوانه ای قرار گرفته اند تا این باتری را تشکیل دهند. در این نوع باتری ها، کادمیوم به عنوان کاتد و هیدروکسید نیکل به عنوان آند عمل می کند و بار الکتریکی بین این دو ایجاد می شود.

خواص و ویژگی های باتری های نیکل کادمیوم

عمر طولانی باتری های نیکل کادمیوم - که می توانند تا 1000 چرخه شارژ و دشارژ را تحمل کنند - یکی از ویژگی های آن ها است. در مقایسه با سایر باتری ها، این باتری چرخه شارژ طولانی تری دارد، اما با چرخه شارژ طولانی تر، طول عمر باتری کاهش می یابد. مقاومت قوی این باتری در برابر آسیب های الکتریکی و مکانیکی از دیگر ویژگی های آن است. باتری های ساخته شده از نیکل و کادمیوم دارای مقاومت داخلی بسیار پایین و تخلیه خود به خودی هستند. هم چنین ظرفیت ذخیره انرژی این باتری نسبت به باتری های اسید سیلد هم وزن بالاتری دارد و سریع تر و مدت زمان کمتری شارژ می شود.

ولتاژ سلول باتری های نیکل کادمیوم

ولتاژ سلول ها در باتری های نیکل کادمیوم 1.2 ولت است که کمتر از ولتاژ سلول های قلیایی (1.5 ولت) است، بنابراین نمی توان از آن ها به جای آن ها استفاده کرد. باتری های قلیایی دارای ولتاژ 1.5 ولت هستند و پس از تخلیه، ولتاژ آن ها به 0.9 ولت کاهش می یابد. افت فشار در باتری های نیکل کادمیوم به سختی وجود دارد. این باتری ها به لطف این ویژگی در دستگاه هایی که تحمل ولتاژ 0.9 تا 1.5 ولت دارند قابل استفاده است.

سرعت شارژ باتری نیکاد

بسته به ساختار آن ها، سلول های باتری نیکل-کادمیم با سرعت های مختلفی شارژ می شوند. وقتی صحبت از باتری ‌ها می ‌شود، جریان شارژ مستقیماً با ظرفیت اسمی در ارتباط است که از 0.1 ساعت اسمی تا 4 برابر آمپر ساعت متغیر است. جریان شارژ بالای باتری باعث افزایش دمای باتری می شود. باتری ‌های نیکاد در طول فرآیند شارژ، گرما را جذب می‌ کنند، اما با نزدیک شدن به شارژ کامل، دمای آن ‌ها به حدود 45 تا 50 درجه سانتی‌گراد افزایش می ‌یابد. این یکی از روش ‌های تعیین زمان شارژ کامل باتری ‌ها است. در این مرحله، شارژ را می توان متوقف کرد.

شارژ در باتری های نیکل کادمیوم

سرعت تخلیه باتری های نیکاد به اندازه آن ها بستگی دارد. این باتری های سایز AA دارای سرعت تخلیه 1.8 آمپری هستند، در حالی که باتری های سایز D دارای سرعت تخلیه 3.5 آمپری هستند. هواپیما یا قایق دو نمونه از دستگاه هایی هستند که از این باتری ها بر اساس سرعت تخلیه آن ها استفاده می کنند. پنج تا شش دقیقه طول می کشد تا جریان 100 آمپر مورد نیاز موتور در این دستگاه ها راه اندازی شود. برای این کار از باتری های ریز استفاده شده است.

شارژ بیش از حد باتری نیکل کادمیوم

فشار بالا در مخزن موجود در سلول های نیکاد وجود دارد. قبل از مخلوط شدن با آب، گاز های اکسیژن و هیدروژن در این مخزن وجود دارد. این گاز ها معمولاً در طول فرآیند شارژ و دشارژ تولید می شوند که شرایط در این باتری بیش از حد شارژ می شود. با این حال، اگر فشار بیشتر از حد معمول باشد، شیر اطمینان برای کاهش بخار آب بسته می شود. کاهش بخار آب می تواند بر ظرفیت و توانایی سلول های مورد نظر برای دریافت و انتقال جریان تأثیر بگذارد. از آن جایی که کانال های باتری ها طوری ساخته شده اند که دقیقاً مقدار مناسب الکترولیت را در خود نگه می دارند. برای شناسایی موارد شارژ بیش از حد در باتری های نیکل کادمیوم، باید یک شارژ مناسب و برتر انتخاب شود. زیرا شارژر از این وضعیت آگاه است. اگر از شارژر های ارزان قیمت و بی کیفیت استفاده کنید، باتری ها آسیب می بینند.

مشکل اثر حافظه در باتری نیکل کادمیوم

اثر حافظه یکی از مشکلات باتری های نیکل کادمیوم است. هنگامی که باتری ۱۰۰ بار با درصد مشخصی شارژ و دشارژ می شود، نقطه شارژ در حافظه باتری ذخیره می شود. اگر شارژ به این نقطه برسد، ولتاژ بلافاصله کاهش می یابد. به نظر می رسد که شارژ باتری به دلیل افت ولتاژ تمام شده است. به همین دلیل با این نوع باتری ها باید قبل از شارژ باتری کاملاً دشارژ شود. باتری این مقاله دارای حداکثر تعداد چرخه 1000 چرخه قبل از شروع از دست دادن ظرفیت است. با این حال، از آن جایی که دستگاه هایی که از این باتری ها استفاده می کنند قادر به تحمل این افت ولتاژ هستند، نمی توان اثر حافظه در باتری ها را به عنوان کاهش ظرفیت آن ها در نظر گرفت. اثر حافظه را می توان با تخلیه کامل باتری یک بار در ماه از بین برد.

طول عمر باتری های نیکل کادمیوم

با باتری های نیکاد، با کاهش عمر باتری، تعداد چرخه های دشارژ افزایش می یابد. علاوه بر این، طول عمر این باتری ‌ها با سرعت تخلیه آهسته‌ تری افزایش می ‌یابد زیرا به عمق دشارژ حساس هستند. در مقایسه با باتری هایی که تا 80 درصد دشارژ می شوند، یک باتری نیکل کادمیوم با دشارژ 30 درصد طول عمر بیشتری دارد. باتری های سرب اسیدی نسبت به باتری های نیکل کادمیوم قیمت کمتری دارند. با این حال، از آن جایی که این باتری ها می توانند بار ها و بار ها تخلیه شوند، مقرون به صرفه تر هستند.

مزایا و معایب باتری های نیکاد نسبت به سایر باتری ها

همان طور که قبلا ذکر شد، یکی از مزایای باتری های نیکاد طول عمر طولانی و سهولت نگه داری آن ها است. این باتری ها فضای کمتری را اشغال می کنند و مقاومت بالایی دارند. یکی از مزایای اولیه استفاده از باتری های نیکل کادمیوم وزن کم آن هاست. اما با وجود اینکه این باتری مزایایی دارد، معایبی نیز دارد. به عنوان مثال، سلول های باتری های نیکاد دارای ولتاژ پایینی هستند. راندمان آن در حالت دشارژ که در آن افت ولتاژ وجود دارد بین 60 تا 75 درصد است. این باتری ها مقدار زیادی آب مقطر مصرف می کنند و الکترولیت های آن ها هر چند سال یکبار باید تعویض شود. این باتری ها دارای برچسب قیمت بالاتر و حساس به حرارت هستند.

کاربرد باتری نیکاد

سلول های تک یا چندگانه را می توان در باتری های نیکل کادمیوم بسته بندی کرد. نسخه های کوچکتر این باتری ها در اسباب بازی ها و تجهیزات الکترونیکی استفاده می شود. این باتری ها هم چنین در رایانه ها، اسباب بازی ها، روشنایی اضطراری، تلفن های همراه و بی سیم و سایر دستگاه ها مورد استفاده قرار می گیرند. با این حال، قایق ها، استارت های هواپیما، سیستم های برق اضطراری UPS و خودرو های الکترونیکی همگی از این باتری های عظیم استفاده می کنند.

اصول نگه داری باتری نیکل کادمیوم

عمر باتری های نیکل کادمیوم را می توان با احیای مجدد باتری ها و جایگزینی الکترولیت های مرتبط بیش از 25 سال افزایش داد. طول عمر باتری ها را می توان در این مدت با نگه داری ساده و سرویس های معمولی افزایش داد. با توجه به کیفیت ساخت، تکنیک های مناسب شارژ و دشارژ، تعویض الکترولیت و سایر عوامل می توان طول عمر این باتری ها را افزایش داد. این باتری ها باید در محیطی خشک، خنک، تمیز و بدون خورندگی با دمای بین 20- تا 45 درجه سانتیگراد نگه داری شوند. اگر آن ها را برای مدت طولانی در انبار نگه داری کنیم، ممکن است به سرعت تخلیه شوند و الکترولیت های خود را از دست بدهند.

قیمت باتری نیکاد

اگرچه باتری های نیکل کادمیوم مزایای زیادی نسبت به باتری های سرب اسیدی دارند، اما قیمت آن ها دو تا چهار برابر بیشتر است. قیمت این باتری ها تحت تأثیر عوامل مختلفی از جمله نوع فناوری به کار رفته، ترکیب آلیاژی و کیفیت است.

کلام آخر

ما در این مقاله سعی کردیم نکات مهم وضروری در مورد الکترولیت باطری نیکل کادمیوم به شما ارائه دهیم. نیکل کادمیوم یک ماده مایع است که درون باطری نیکل کادمیوم قرار دارد و نقش حیاتی در عملکرد و عمر مفید باطری دارد. این الکترولیت شامل محلول پتاسیم هیدروکسید (KOH) است که عملکرد ‌های مهمی از جمله انتقال یون ‌ها، جلوگیری از اتصال مستقیم بین آنود و کاتود و حفظ تعادل pH باطری را بر عهده دارد.  با تشکر از مطالعه شما.