Ако търсите надеждна и издръжлива батерия за вашето устройство, може би сте чували за никел-кадмиеви батерии (накратко Ni-Cd батерии). Първият в света е изобретен от Валдемар Юнгнер в Швеция през 1899 г, и не е комерсиализирано до 1960 г. На днешния пазар никел-метал хидридните батерии постепенно изместиха никел-кадмиевите батерии поради техния голям капацитет и ниска цена.
В тази статия ще ви запознаем с принципа на работа, предимствата и недостатъците на никел-кадмиевите батерии и дали са подходящи за домашни приложения за съхранение на енергия.
Какво е никел-кадмиева батерия?
Никел-кадмиевата батерия е вид акумулаторна батерия, която използва никелов оксиден хидроксид и метален кадмий съответно като положителни и отрицателни електроди. Електролитът обикновено е калиев хидроксид, силен алкален разтвор. Химическата реакция, която протича в никел-кадмиевата батерия, е следната:
Никел-кадмиевата батерия е изобретена от шведския инженер Валдемар Юнгнер през 1899 г. и подобрена от американския изобретател Томас Едисън през 1901 г. Това е една от първите налични в търговската мрежа акумулаторни батерии и е широко използвана в различни приложения, като преносима електроника, електрически инструменти, медицинско оборудване, военни устройства и аерокосмически системи.

Структурни характеристики на никел-кадмиевите батерии
Никел-кадмиевите (NiCd) батерии са се развили значително след изобретяването им. В ранните етапи първото ключово развитие се случи през 1932 г., когато активните материали бяха отложени вътре в порест никелов електрод. През 1940-те години на миналия век в САЩ започват да се появяват NiCd батерии под формата на "торбичка", обвити в никелирана стомана.
Но въвеждането на NiCd батерии със синтерована плоча донесе значителни подобрения. Тези плочи, създадени с помощта на разтопен никелов прах под високо налягане при ниски температури, имаха висока порьозност - около 80%, което позволява по-добър енергиен поток и намалено вътрешно съпротивление. Положителните и отрицателните електроди се формират чрез потапяне на никелови плочи в съответните им активни материали, никел и кадмий.
Спечените плочи бяха по-тънки и предлагаха по-голяма повърхност от дизайните на торбичките, което доведе до по-висока ефективност и мощност на тока. От 2000-те години нататък NiCd батериите възприеха желеобразната конфигурация, при която електродите се навиват в спираловидна форма. Тази модерна структура остава най-често срещаната за потребителски клас NiCd батерии, балансирайки компактност, производителност и цена.

Предимства на NiCad батерии
Стабилност на напрежението по време на разреждане
Никел-кадмиевите батерии имат стабилно изходно напрежение от около 1.2 волта през по-голямата част от цикъла на разреждане, характеристика, която означава, че те поддържат стабилна производителност само с лек спад на напрежението, когато наближат изчерпването. Това означава, че устройствата, захранвани от NiCd батерии, могат да работят по-дълго без значително влошаване на производителността.
Отлично представяне при студено време
Никел-кадмиевите батерии са известни с отличната си производителност при ниски температури. Никел-кадмиевите батерии могат да работят ефективно при температури до -20°C (-4°F), докато много други видове батерии, като напр. оловно-кисели батерии, изпитват значително влошаване на производителността при същите условия.
Висока скорост на разреждане
NiCd батериите са в състояние да осигурят висока скорост на разреждане, което означава, че могат да разредят пълния си номинален капацитет за един час или по-малко. NiCd батериите могат да разреждат приблизително 80-100% от номиналния си капацитет за по-малко от 60 минути.
Недостатъци на NiCad батериите
По-висока цена
NiCad батериите струват значително повече на ватчас от оловно-киселинните батерии.
Висока скорост на саморазреждане
NiCad батериите губят заряда си относително бързо, когато не се използват. Това явление, наречено саморазреждане, може да ги накара да загубят до 10% от заряда си на месец, много повече от литиево-йонните батерии, които губят само около 2-3% на месец.
Ефект на паметта
Ако батерията се зарежда многократно, преди да бъде напълно разредена, тя "помни" по-ниския капацитет, което води до влошаване на производителността с времето. Ефектът на паметта може да причини 20-30% намаление на капацитета след няколко частични зареждания.
Проблеми с кадмия
NiCad батериите съдържат кадмий, токсично вещество, което е вредно както за човешкото здраве, така и за околната среда. В ЕС използването на NiCad батерии е ограничено до специфични употреби, като медицински устройства, поради опасения относно замърсяване с кадмий.
Използване на никел-кадмиева батерия
Никел-кадмиевите батерии вече не се използват много в потребителската електроника, но все още са ефективни в определени приложения поради високата си скорост на разреждане, издръжливост и способност да работят в тежки условия. С подобряването на технологиите по-новите технологии за батерии като литиево-йонни и никел-метал-хидридни (NiMH) постепенно замениха никел-кадмиевите батерии в много приложения.

Електрически инструменти
- Акумулаторни бормашини, триони и други инструменти: NiCd батериите все още се използват често в по-стари безжични електрически инструменти поради способността им да осигурят висока изходна мощност за кратки импулси, както и тяхната издръжливост в тежки среди.
- Тежка употреба: Те са предпочитани в електрически инструменти, които изискват чести цикли на зареждане и разреждане, тъй като могат да издържат на тези условия по-добре от някои други видове батерии.
Медицински изделия
- Преносимо медицинско оборудване: NiCd батериите се използват в определени медицински устройства, като дефибрилатори и преносими кислородни концентратори. Тези устройства изискват надеждно захранване за продължителни периоди и способността на NiCd да работи в диапазон от температури ги прави добър вариант.
- инвалидни колички: Някои по-стари модели електрически инвалидни колички или скутери за придвижване все още използват NiCd батерии, тъй като те са издръжливи и могат да издържат на честа употреба.
Аерокосмически и военни приложения
- Сателитни захранващи системи: NiCd батериите се използват в космически приложения като сателити, поради способността им да се справят с екстремни температури и тяхната надеждност при дълготрайни цикли.
- Военни радиостанции и оборудване: Военните отдавна използват NiCd батерии в комуникационно оборудване, поради способността им да работят при тежки условия и тяхната здравина.
Играчки и битова електроника
- Акумулаторни играчки: Някои по-стари акумулаторни играчки, особено по-големите играчки, работещи с батерии, все още използват NiCd батерии поради способността им да доставят висока мощност.
- Преносими електронни устройства: Въпреки че до голяма степен са заменени от литиево-йонни, NiCd батериите някога са били често използвани в преносима потребителска електроника като преносими радиостанции, уоки-токита и ръчни устройства за игри.
Непрекъсваеми захранвания (UPS)
- UPS системи за компютри и сървъри: NiCd батериите са широко използвани в непрекъсваеми захранващи устройства, тъй като те могат да осигурят надеждно резервно захранване, когато основното електрозахранване се повреди.
- центрове за данни: По-старите UPS системи в центрове за данни и телеком оборудване все още използват NiCd батерии за резервно захранване.
Хибридни и електрически превозни средства (по-стари модели)
- Батерии за хибридни превозни средства: NiCd някога е бил използван в хибридните електрически превозни средства (HEV) като основен източник на енергия, въпреки че до голяма степен е заменен от по-енергийно ефективни литиево-йонни батерии в съвременните превозни средства. Някои по-стари хибридни модели, като първото поколение Toyota Prius, използват NiCd батерии.
Градинско оборудване, захранвано с батерии
- Акумулаторни косачки, тримери и духалки за листа: Някои градински инструменти все още използват NiCd батерии за тяхната мощност и производителност, въпреки че по-новите модели все повече преминават към литиево-йонни батерии за по-дълго време на работа и по-малко тегло.
RC (дистанционно управление) модели
- RC автомобили, лодки и хеликоптери: NiCd батериите са широко използвани в хоби моделите с дистанционно управление от години. Те осигуряват добър баланс между изходна мощност и цикли на зареждане, въпреки че базираните на литий опции стават все по-популярни поради по-високата им енергийна плътност.
Фотографско оборудване
- Светкавици за фотоапарати: По-старите светкавици на фотоапарати понякога използват NiCd батерии, тъй като те могат да осигурят бързите изблици на енергия, необходима за снимане със светкавица.
- Батерии за филмови камери: Някои по-стари филмови камери и техните пакети батерии използват NiCd батерии.
Подходящи ли са никел-кадмиевите батерии за домашно съхранение на енергия?
Никел-кадмиевите батерии не са най-добрият избор за домашно съхранение на енергия поради редица причини.
Те имат ниска енергийна плътност, което означава, че са по-обемисти и по-малко ефективни от другите опции. Те също страдат от ефекта на паметта, който намалява капацитета им с течение на времето, ако не са напълно разредени. NiCd батериите имат висока степен на саморазреждане, което означава, че губят заряд дори когато не се използват.
Въпреки че може да са по-евтини предварително, по-краткият им живот ги прави по-скъпи в дългосрочен план. Литиево-йонна и оловно-киселинните батерии са много по-подходящи за модерно домашно съхранение на енергия поради тяхната по-висока ефективност, по-дълъг живот и по-добра цялостна производителност.
Ако търсите устройство, подходящо за домашно съхранение на енергия, Домашно съхранение на енергия на Shielden е един от най-добрите ви избори.