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镍镉电池

镍镉电池是一种直流供电电池,镍镉电池可重复500次以上的充放电,经济耐用。其内部抵制力小,既内阻很小,可快速充电,又可为负载提供大电流,而且放电时电压变化很小,是一种非常理想的直流供电电池。

镍镉电池(Ni-Cd,Nickel-Cadmium Batteries, Ni-Cd Rechargeable Battery)是最早应用于手机、超科等设备的电池种类,它具有良好的大电流放电特性、耐过充放电能力强、维护简单,一般使用以下反应放电:

Cd+2NiO(OH)+2

充电时反应相反。

镍镉电池最致命的缺点是,在充放电过程中如果处理不当,会出现严重的“记忆效应”,使得服务寿命大大缩短。所谓“记忆效应”就是电池在充电前,电池的电量没有被完全放尽,久而久之将会引起电池容量的降低,在电池充放电的过程中(放电较为明显),会在电池极板上产生些许的小气泡,日积月累这些气泡减少了电池极板的面积也间接影响了电池的容量。当然,我们可以通过掌握合理的充放电方法来减轻“记忆效应”。此外,镉是有毒的,因而镍镉电池不利于生态环境的保护。众多的缺点使得镍镉电池已基本被淘汰出数码设备电池的应用范围。

镍镉电池可重复500次以上的充放电,经济耐用。其内部抵制力小,既内阻很小,可快速充电,又可为负载提供大电流,而且放电时电压变化很小,是一种非常理想的直流供电电池。与其它类型的电池比较,镍镉电池可耐过充电或过放电。镍镉电池的放电电压根据其放电装置有所差异,每个单元电池(Cell)大约是1.2V,电池容量单位为Ah(安时)、mAh(毫安时),放电终止电压的极限值称为“放电终止电压”,镍镉电池的放电终止电压为1.0/cell(cell为每一单元电池)。自放电率低,镍镉电池在长时间放置的情况下,特性也不会劣化,充分充电后可完全恢复原来的特性,它可在-20℃+60℃的温度范围内使用。由于单元电池采用金属容器,坚固耐用;采用完全密封的方式,不会出现电解液泄漏现象,故无须补充电解液。

提高电池性能及延长电池使用寿命的关键在于避免记忆效应和过度放电。镍镉电池有记忆效应,即镍镉电池在几次低容量下的充放电工作之后,如果要进行一次较大容量的充放电,电池将无法正常工作,这种情况即为记忆效应(Memoryeffect)。特别是在放电终止电压被设定的较高的录像机、摄像机上,随着工作电压的降低,电池容量表面上也随着降低,但放电电压的降低可能是一至二次完全放电而造成的暂时现象。记忆效应使得电池的性能不能得到充分发挥,也给拍摄带来极大的不便。因此,在使用中应注意使用带充放电性能的充电器,如Sony公司的BC-1WDCE,避免记忆效应的产生。使用一般充电器的如BC-1WA、BC-1WB时,可在10次左右的充电以后进行一次放电,也可以达到防止记忆效应的目的。

位于负极的镉(Cd)和氢氧化钠(NaOH)中的氢氧根离子(OH-)化合成氢氧化镉,并附著在阳极上,同时也放出电子。电子沿著电线至阴极,和阴极的二氧化镍与氢氧化钠溶液中的水反应形成氢氧化镍和氢氧根离子,氢氧化镍会附著在阳极上,氢氧根离子则又回到氢氧化钠溶液中,故氢氧化钠溶液浓度不会随著时间而下降。

镍镉电池正极板上的活性物质由氧化镍粉和石墨粉组成,石墨不参加化学反应,其主要作用是增强导电性。负极板上的活性物质由氧化镉粉和氧化铁粉组成,氧化铁粉的作用是使氧化镉粉有较高的扩散性,防止结块,并增加极板的容量。活性物质分别包在穿孔钢带中,加压成型后即成为电池的正负极板。极板间用耐碱的硬橡胶绝缘棍或有孔的聚氯乙烯瓦楞板隔开。电解液通常用氢氧化钾溶液。与其它电池相比,NiCd电池的自放电率(即电池不使用时失去电荷的速率超科电池)适中。NiCd电池在使用过程中,如果放电不完全就又充电,下次再放电时,就不能放出全部电量。比如,放出80%电量后再充足电,该电池只能放出80%的电量。这就是所谓的记忆效应。当然,几次完整的放电/充电循环将使NiCd电池恢复正常工作。由于NiCd电池的记忆效应,若未完全放电,应在充电前将每节电池放电至1V以下。

镍镉电池充电

在0.05C至大于1C的范围内对NiCd电池恒流充电。一些低成本充电器使用绝对温度终止充电。虽然简单、成本低,但这种充电终止方法不精确。更好的方法是通过检测电池充满时的电压跌落终止充电。对于充电速率为0.5C或更高的NiCd电池,-ΔV方法是最有效的。-ΔV充电终止检测应与电池温度检测相结合,因为老化电池和不匹配电池可能减少ΔV。

通过检测温升速率(dT/dt)可以实现更精确的满充检测,这种满充检测比固定温度终止对电池更好。基于ΔT/dt和-ΔV组合的充电终止方法可避免电池过充,延长电池寿命。快速充电可改善充电效率。在1C的充电速率下,效率可以接近1.1 (91%),充满一个空电池的时间为1小时多一点。当以0.1C充电时,效率便下降到1.4 (71%),充电时间为14小时左右。

因为NiCd电池对电能接收程度接近100%,所以几乎所有的能量在充电开始的70%期间被吸收,而且电池保持不发热。超快速充电器利用该特点,在几分钟内将电池充到70%,以几C的电流充电而无热量产生。充到70%后,电池再以较低速率继续充电,直到电池充满。最后以0.02C至0.1C的涓流结束充电。

1.镍镉电池可重复500次以上的充放电,非常的经济;

2.内阻小,可供大电流的放电,当它放电时电压的变化很小,作为直流电源是一种质量极佳的电池;

3.因为采用完全密封式,因此不会有电解液漏出的现象,也完全不需要补充电解液;

4.与其他种类电池相比之下,镍镉电池可耐过充电或放过电,操作简单方便;

5.长时间的放置下也不会使性能劣化,当十分充完电后即可恢复原来的特性;

6.可使用在很广的温度范围内;

7.因为它采用金属容器而作成,有机械性的坚固;

8.镍镉电池在非常严格的品质管理下被制造完成,有非常优良的品质性赖性。 [1]

A. 高寿命
  镍镉电池可以提供500次以上的充放电周期,寿命几乎等同于使用该种电池的设备的服务期。
  B. 优异的放电性能
  在大电流放电的情况下,镍镉电池具有低内阻和高电压的放电特性,因而应用广泛。
  C. 储存期长
  镍镉电池储存寿命长而且限制条件少,在长期储存后仍可正常充电。
  D. 高倍率充电性能
  镍镉电池可根据应用需要进行快速充电, 满充时间仅为1.2小时。
  E. 大范围温度适应性
  普通型镍镉电池可以应用于较高或较低温度环境。高温型电池可以在70摄氏度或者更高温度的环境中使用。
  F. 可靠的安全阀
  安全阀提供了免维护功能。镍镉电池在充放电或者储存过程中可以自由使用。由于密封圈使用的是特殊材料,再加上密封剂的作用,使得镍镉电池很少出现漏液现象。
  G. 广泛的应用领域
  镍镉电池容量从100mAh 至 7000mAh不等。通常使用的有标准型,消费型,高温型和大电流放电型等四大类,可应用于任何无线设备。
  H. 高质量高可靠性产品通过了QS9000质量认证。

当镍镉电池重复经过几次维持在低容量的放充后,如果必须做一个较大量的放电时电池会无法作用,这种情形我们称为“记忆效应”。记忆效应可能是镍镉电池中最容易被误解的问题。放电终止电压被设定较高的录像机,随着使用的电压变低,表面上看起来似乎随着降低,但是放电电压的低下是可以由1~2次的完全放电而解决这一现象。建议十次充电后进行一次放电,以防止记忆效应。

电池寿命是指使用一段时间后,充放电的容量下降到标称容量的80%之前进行的充放电次数,并非不能充放电或完全失效才是电池的寿命;自放电率是指电池充足电后长时间放置不用的情况下缓慢自行放电的现象。自放电率低表明长时间放置后容量下降少。

对于外出拍摄节目或新闻采访,一般均使用便携式摄录设备,与便携摄录设备配套使用的电池,能否高效、优质的连续长时间工作提保证拍摄工作顺利进行的至关重要的一环。电池功能的正常发挥与我们电视、电教工作者在日常工作中的正确使用与精心保养密切相关,因此使用和保养问题应该引起我们的重视。

1、在日常工作中,应该熟悉自己使用电池所属类型,它所具有的基本特点和性能。这对于指导我们正确的使用和保养,具有十分重要的意义,对于延长电池的使用寿命也是极为重要的。

2、充电时,室温最好控制在10℃-30℃之间进行,右高于30摄氏度最好采取降温措施,避免因电池内部过热发生变形;室温低于5摄氏度时,会造成充电不足,影响电池的使用寿命。

3、电池经一段时间的使用后,由于放电程度不同和老化或多或少的存在充电不足和性能下降的情况,一般情况下镍镉电池可在10次左右的充放电循环之后,进行一次过充电。方法是延长充电时间比正常充电时间延长一倍左右。具体举例如下:用SONY的BC--1WA(B)充电器对NP-1电池充电,在绿灯闪烁时为快速充电,绿灯停止闪烁长亮时快速充电结束点滴充电开始,延长点滴充电时间时,点滴充电时间为过充电时间,过充电时间以3-4小时为宜。

4、电池充放电应严格按要求规范操作,切忌长期过充、过放或经常充电不足。放电不彻底、电池使用时长期小电流深度放电或短路都是造成电池容量下降、寿命缩短的重要因素。长此以往违章使用操作不仅会影响使用,而且势必会影响电池的容量与寿命。

5、在常用BC-1WA(B)充电器中,电池充电过程应一次完成,不可中途断电或在快速充电结束后,电池处于高温状态,而重新接通电源,使得充电器再次给电池快速充电,结果会造成过充电。在使用中当电池告警指示灯闪烁告警时,应及时更换电池,避免电池过量放电。

6、镍镉电池长期不用时勿需充电保存,但须将电池放电至终止电压后(摄录机电池告警灯闪烁)方可封装存放在原包装纸盒或用布、纸包装后,置于干燥、通风处存放。 [2]

镍镉电池是一种碱性蓄电池,它的正极板为氢氧化镍,负极板为镉,电解质是氢氧化钾或氢氧化钠溶液。镍镉电池含有大量的Ni、Cd和Fe,其中Ni是钢铁、电器、有色合金、电镀等方面的重要原料,Cd是电池、颜料和合金等方面用的稀有金属且有巨毒,报废后必须进行回收。为了回收镍镉电池中的镉、镍、铁材料和塑料,一般采用下列处理程序:

(1)机械拆卸和排出电解液:分离大电池的支架、壳体,排出的KOH常用酸中和成钾盐后 弃去。

(2)粉碎、筛分和物理分离:根据不同物料的粒度、磁化率进行筛分和磁选分离。获得细粒电极物料和粗粒不锈钢、铁废料及塑料,后两类分别用酸中和、水洗后另行回收。

(3)化学冶金处理:对活性电极材料进行化学冶金处理,以获得金属镉、镍或它们的化合物试剂。 [3]

废弃镍镉电池再生利用技术一般分为火法技术和湿法技术两大类型。

火法工艺简单,能有效回收纯Cd,防止Cd污染环境,并能回收铁组金属,在美国、瑞典、法 国及日本等发达国家获得了较多的工业应用。但火冶法要在90~1000℃高温条件下进行,能耗较高,需处理大量高温含尘炉气,金属回收率和产品纯度也有待提高。

传统的湿法冶金工艺目前尚无法回收原料中的少量Co,且电解条件要求严格。因此,为更有效从废Ni、Cd电池中回收有价金属,除不断完善传统工艺外,国内外还在研究新的处理工艺。其中,溶剂萃取法和氨水浸出法是两种较有应用前景的回收工艺。 [3]

1.可在-30℃-50℃的温度范围之间内保存,但如果是长时间放置的情形下,请在35℃以下保存;

2.充电状态或者是放电状态的保存都是可能的,但是比较之下放电状态可使容量较早回复并且较易被激活;

3.当电池在长时间的放置后,使用前必须十分地充电后再使用。


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