Pin niken-cadmi hoặc pin

Pin niken-cadmi là nguồn năng lượng điện thứ cấp được phát minh bởi Waldmar Jungner. Vào cuối thế kỷ 19 ở Thụy Điển, thiết bị này bao gồm một vỏ, hai điện cực—anode và cathode—một màng ngăn và chất điện phân. Nó khác với các loại pin khác ở vật liệu được sử dụng để chế tạo điện cực và dung dịch điện phân. Những khác biệt này ảnh hưởng đáng kể đến các đặc tính kỹ thuật của pin.

Nguyên lý thiết kế và hoạt động

Pin niken-cadmi (NiCd) hoạt động dựa trên nguyên lý chuyển đổi năng lượng hóa học thành năng lượng điện thông qua các phản ứng thuận nghịch của niken hydroxit (NiOOH), cadmi (Cd) và nước (H₂O).₂O). Kết quả là, niken hydroxit Ni(OH) được hình thành.₂ và Cd(OH)₂, xuất hiện EMF.

Các phản ứng hóa học xảy ra trong pin:

Trong quá trình sạc: 2Ni(OH)₂+ Cd(OH)₂ → 2NiOOH + Cd + 2H₂O

Trong quá trình phóng điện: 2NiOOH + Cd + 2H₂O → 2Ni(OH)₂+ Cd(OH)₂

Pin niken-cadmi được chế tạo trong một vỏ kim loại đặc, bên trong đó các điện cực niken và cadmi được ngăn cách bởi một lớp màng, và dung dịch kiềm (kali hydroxit) đóng vai trò là chất điện phân. Anode là một lá kim loại hoặc lưới thép được phủ một hỗn hợp niken hydroxit và vật liệu dẫn điện. Cathode cũng là một lưới thép hoặc lá kim loại, với kim loại xốp cadmi được ép vào bên trong các ngăn pin.

Các loại

Pin niken-cadmi Theo hình dạng của chúng, chúng là:

1. Những cái có hình trụ - chúng được đặt thêm một tên gọi khác - "banks" (ngân hàng).
2. Phẳng - đĩa hoặc "máy tính bảng"

Phạm vi kích thước hình trụ bao gồm một số loại tiêu chuẩn cơ bản:

Chỉ định	Đường kính, mm	Chiều dài, mm	Trọng lượng, gam
MỘT	17	50	32
AA	14.2	50	21
AAA	10,5	44,5	10
1/2 SC	23	26	30
SC (sub C)	23	43	52
C	26	46	72
D	33	58	105-145
F	33	91	231
SF (siêu F)	41,4	89,1	393

 

Pin dạng đĩa hay còn gọi là "pin viên" khá phổ biến ở các nước thuộc khu vực châu Âu cũ. Liên XôCác chất tương tự cadmium hiện đại, tương tự như "viên nén" cadmium thời Liên Xô, được sử dụng trong đồng hồ, đèn flash máy ảnh, máy trợ thính, máy ảnh, đèn pin.

Đặc trưng

1. Điện áp định mức của một phần tử là 1,2 V.
2. Phạm vi nhiệt độ hoạt động: từ +40 đến -50^OVỚI.
3. Khả năng sạc-xả đầy đủ của pin dao động từ 100 đến 1000 chu kỳ, các mẫu cải tiến hiện đại có thể đạt đến 2000 chu kỳ.
4. Tỷ lệ tự xuất viện khoảng 10% mỗi tháng.

Thuận lợi

Pin niken-cadmi có một số ưu điểm vượt trội so với các loại pin khác:

• Có khả năng hoạt động ở nhiệt độ dưới 0 độ C.
• Tốc độ sạc nhanh và thời gian hao pin chậm.
• Hoạt động trong điều kiện công nghiệp khắc nghiệt (chống sốc, va đập, tải trọng cao, bụi bẩn nhiều, nhiệt độ dưới 0 độ C).
• Nhiều chu kỳ sạc-xả – 1000 lần trở lên.
• Tuổi thọ sử dụng lâu dài - lên đến 10 năm.
• Thời hạn sử dụng lâu dài, ngay cả khi không sạc pin – khoảng 5 năm.
• Chi phí tương đối thấp.

Những thiếu sót

Những nhược điểm bao gồm:

• Hiệu ứng bộ nhớ là hiện tượng giảm dung lượng khi sạc pin cadmium chưa được xả hết hoàn toàn.
• Tính độc hại của các chất bên trong đồng nghĩa với việc phải tuân thủ các quy định về an toàn môi trường trong quá trình thải bỏ.
• Tự phóng điện - sau một năm lưu trữ, pin niken-cadmi đã được sạc đầy sẽ bị phóng điện hoàn toàn.
• Quá trình phục hồi pin sau thời gian lưu trữ dài cần trải qua một vài chu kỳ sạc-xả đầy đủ.
• Điện áp thấp của một cell đơn là 1,2 V. Để tăng điện áp đầu ra của pin, người ta mắc nối tiếp nhiều cell với nhau.

Ứng dụng

Pin Cadmium, Do đặc tính của chúng, chúng được sử dụng trong các thiết bị có mức tiêu thụ dòng điện cao và tải hoạt động cao:

• Vận tải đường sông và đường biển.
• Vận tải hàng không - máy bay, trực thăng.
• Phương tiện giao thông điện mặt đất - xe điện, xe buýt điện.
• Thiết bị quân sự.
• Sản xuất công nghiệp - xe điện.
• Dụng cụ điện - máy khoan, máy vặn vít.
• Đồ gia dụng - máy cạo râu điện, đèn pin.
• Kỹ thuật vô tuyến – máy liên lạc nội bộ cầm tay, đồ chơi điều khiển bằng sóng vô tuyến.

Kết luận và khuyến nghị

• Pin Ni-CD không bị nóng lên trong quá trình hoạt động vì các phản ứng hóa học bên trong là phản ứng thu nhiệt, nghĩa là nhiệt lượng sinh ra sẽ được hấp thụ. Đặc tính này giúp giảm nguy cơ quá nhiệt và kéo dài tuổi thọ của pin.
• Sự hiện diện của lớp vỏ kín, chắc chắn, có khả năng chịu được các tác động bên ngoài mạnh mẽ (thay đổi nhiệt độ và áp suất, sự phá hủy hóa học), giúp pin niken-cadmi chống lại hiện tượng tự bốc cháy.
• Trong các nhà máy công nghiệp, pin cadmium vẫn hoạt động đáng tin cậy trong 10-20 năm, bất chấp sự xuất hiện của các loại pin hiện đại mới, và do đó không cần phải thay thế.

Để kéo dài tuổi thọ của pin niken-cadmi, chúng cần được sạc đúng cách:

• Để sạc pin chất lượng cao, bạn cần sử dụng bộ sạc chuyên dụng (ZU).
• Không nên sạc pin khi pin chưa xả hết hoàn toàn - hiện tượng kết tinh sẽ xảy ra, diện tích bề mặt của chất đó sẽ giảm, và... dung tích.
• Việc sạc lại liên tục - do quá nhiệt và lượng nước trong chất điện phân giảm - sẽ dẫn đến sự phá hủy các điện cực và màng ngăn.
• Sạc không đủ sẽ làm giảm tuổi thọ của pin NiCd.
• Để loại bỏ "hiệu ứng bộ nhớ", dung lượng pin phải được khôi phục bằng cách thực hiện một số chu kỳ sạc-xả.
• Quá trình sạc tốt nhất nên được thực hiện ở nhiệt độ 20°C.^OVỚI.