باتری نیکل کادمیوم چیست؟
باتریهای نیکل کادمیوم (نیکل–کادمیم ، به انگلیسی: Nickel–cadmium battery (مخفف : NiCd یا NiCad) گونه‌ای از باتریهای قابل شارژ هستند که در آن از نیکل (III) اکسید و کادمیم به صورت فلز به عنوان الکترود استفاده می شود و به همین دلیل اسم این باتری ها را Ni-Cd قرار داده اند.
در مقایسه با سایر باتری های قابل شارژ، باتری های ni-cd دارای چرخه کار بهتری هستند اما مهمترین مزیت آنها تحویل ظرفیت نامی حتی در نرخ دشارژ بالا است اگرچه این باتری ها دارای قیمت بالاتری نسبت به باتری های سرب اسید هستند و نرخ خود دشارژی این باتری ها بالا است.
ساختار باتری نیکل کادمیوم
قطب مثبت باتری های نیکل کادمیوم از هیدرات نیکل و قطب منفی آن از به طور عمده از کادمیوم اسفنجی تشکیل شده است. الکترولیت باتری، هیدروکسید پتاسیم در آب بوده و در سنجش با کل محلول الکترولیت، غلظت هیدروکسید پتاسیم بین ۲۰ تا ۳۵ درصد است. دو صفحه هیدروکسید و فلزی در این باتری به صورت استوانه ای رول شده در اتصال با هم هستند. هیدروکسید نیکل به عنوان آند و کادمیوم به عنوان کاتد در این نوع باتری بوده و بار الکتریکی بین این دو تشکیل می شود.
خواص و ویژگی های باتری های نیکل کادمیوم
داشتن طول عمر بالا است که قابلیت دشارژ بالا به تعداد دفعات زیاد تا حتی ۱۰۰۰ چرخه شارژ را دارد. این چرخه شارژ در مقایسه با باتری های دیگر بیشتر است ولی با شارژ تعداد دفعات بیشتر، طول عمر آن کم می شود. از ویژگی های دیگر این باتری، مقاومت بسیار بالای آن در برابر اثرات مکانیکی و الکترونیکی خراب کننده است. باتری های نیکل کادمیومم دارای مقاومت داخلی بسیار کمی بوده و میزان دشارژ خود به خودی در آن ها بسیار پایین است.
یکی دیگر از خواص این باتری، قدرت ذخیره سازی بالای انرژی در مقایسه با باتری های سیلد اسید در وزن برابر است و همچنین این باتری در مدت زمان کمتری و با سرعت بیشتری شارژ می شود
سرعت شارژ باتری نیکاد
سرعت شارژ سلول های باتری های نیکل کادمیوم با توجه به ساختار آن متفاوت خواهد بود. در باتری ها، جریان شارژ با ظرفیت نامی باتری که بین ۰,۱ ساعت نامی تا ۴ برابر آمپر ساعت است، متناسب است. دمای باتری با جریان بالای شارژ باتری بالاتر می رود. با این که شارژ باتری نیکاد فرایندی گرماگیر است، دمای آن نزدیک به شارژ کامل، تا نزدیک ۴۵ تا ۵۰ درجه سانتی گراد بالا می رود. این یکی از راه های تشخیص شارژ کامل در باتری ها بوده و در این دما می توان شارژ را متوقف کرد.
مشکل اثر حافظه در باتری نیکل کادمیوم
یکی از مشکلاتی که در باتری های نیکل کادمیوم وجود دارد، اثر حافظه است. وقتی باتری مذکور، ۱۰۰ بار در یک درصد مشخصی شارژ و دشارژ شود، آن نقطه شارژ در حافظه باتری مانده و در صورت رسیدن شارژ به این نقطه، به طور یک دفعه، ولتاژ کم می شود. کم شدن ولتاژ طوری است که گویی شارژ در باتری تخلیه شده است. علت تخلیه باتری تا آخر در این نوع از باتری ها قبل از این که شارژ شوند، همین است.
طول عمر باتری های نیکل کادمیوم
در باتری های نیکاد با زیاد شدن تعداد دفعات دشارژ آن، از عمر باتری ها کاسته می شود. همچنین این باتری ها به عمق دشارژ حساس هستند طوری که طول عمر آن ها در میزان دشارژ کمتر، بیشتر می شود. باطری نیکل کادمیوم با دشارژی ۳۰ درصد در مقایسه با باتری که تا ۸۰ درصد دشارژ می شود، عمر بیشتری دارد. باطری های نیکل کادمیوم گران تر از باتری های سرب اسیدی هستند. اما این باتری ها چون می توانند تعداد دفعات زیادی دشارژ کرد، از نظر اقتصادی به صرفه تر هستند.
ویژگی های باطری های ups کادمیوم
- طول عمر و زمان کارکرد بسیار بالا (دارای بیش از ۱۰۰۰ چرخه‌ی شارژ و دشارژ هستند. )
- دوام و استقامت بسیار زیاد در برابر تنش‌های الکتریکی و مکانیکی که یو پی اس را در محیط‌های مختلف تهدید می‌کند.
- میزان دشارژ خود به خودیِ کم
- میزان مقاومت داخلی اندک
مزیت‌های باطری ups نیکل کادمیوم نسبت به سایر باتری‌ها
- استقامت بیشتر
- نگهداری آسان‌تر
- عمر موثر بیشتر
- اشغال فضای کمتر
- وزن کمتر
معایب باطری یو پی اس نیکل کادمیوم نسبت به سایر باتری‌ها
- ولتاژ کمتر هر یک از سلول‌ها
- افت ولتاژ در حالت دشارژ
- راندمان آنها حدود۶۰ تا ۷۵ درصد است و به نسبت می‌توان گفت که مصرف شارژ قابل ملاحظه ای دارند.
- مصرف بالاتر آب مقطر
- هرچند سال یک بار لازم است اقدام به تعویض الکترولیت آنها کرد.
- قیمت بیشتر
- حساسیت بیشتر نسبت به دماهای زیاد
اصول نگهداری باتری نیکل کادمیوم
بیشتر از ۲۵ سال می توان طول عمر باتری های نیکل کادمیوم را با عوض کردن الکترولیت های مربوط و همچنین احیای باتری ها را زیاد کرد. با نگهداری اصولی و سرویس های دوره ای منظم می توان عمر باتری ها را تا این مدت نگه داشت. کیفیت ساخت باتری ها، چگونه شارژ کردن و دشارژ کردن آن ها، تعویض الکترولیت ها و نکات دیگر در بالا بردن عمر این باتری ها مهم است.
نگهداری این باتری ها باید بین دمای ۲۰- تا ۴۵ درجه سانتی گراد بوده و در یک محیط خشک، خنک، تمیز و غیر خورنده باشد. اگر مدت زمان طولانی آن ها را انبار کنیم، ممکن است سریع تخلیه شده و الکترولیت آن غیرفعال شود.
قیمت باتری نیکاد
همان طور که اشاره شد، مزایای زیادی برای باتریهای نیکل کادمیوم وجود دارد اما در مقایسه با باتری های سربی اسیدی ۲ تا ۴ برابر گران تر هستند. عواملی چون کیفیت، نوع آلیاژ و نوع تکنولوژی که برای ساخت این باتری ها استفاده شده بر قیمت آن ها تاثیر گذار باشد
