باتری نیکل کادمیم و هر آن چه که باید بدانید

باتری‌های نیکل کادمیم (NiCd) از قدیمی‌ترین و پرکاربردترین فناوری‌های باتری هستند که تاکنون برای انواع مختلف دستگاه‌های الکترونیکی مورد استفاده قرار گرفته‌اند.

این باتری‌های قدیمی در مقایسه با فناوری‌های مدرن باتری، دارای ویژگی‌هایی هستند که می‌تواند مزیت‌هایی برای برخی کاربران داشته باشد. در این مقاله به بررسی ویژگی‌ها، مزایا و معایب باتری‌های نیکل کادمیم می‌پردازیم.

 

 

ویژگی‌های باتری نیکل کادمیم

باتری‌های نیکل کادمیم دارای ویژگی‌هایی هستند که آن‌ها را از باتری‌های دیگر متمایز می‌کنند. برخی از ویژگی‌های این باتری‌ها عبارتند از:

۱. چرخه حیات بلند:

باتری‌های نیکل کادمیم دارای چرخه حیات بلندی هستند و می‌توانند تا ۱۰۰۰ بار شارژ و تخلیه شوند.

 

۲. پایداری دمایی:

باتری‌های نیکل کادمیم در دمای بالا و پایین قابل استفاده هستند و در دمای پایین نیز عملکرد خوبی دارند.

 

۳. قابلیت شارژ سریع:

باتری‌های نیکل کادمیم قابلیت شارژ سریع را دارند و در زمان کوتاهی می‌توانند شارژ شوند.

 

۴. انتشار گاز کم:

باتری‌های نیکل کادمیم در هنگام شارژ و تخلیه انتشار گاز کمی دارند.

مزایا و معایب باتری نیکل کادمیم:

همانطور که گفته شد، باتری‌های نیکل کادمیم دارای ویژگی‌هایی هستند که می‌تواند برخی مزایایی برای کاربران داشته باشد. اما همچنین این باتری‌ها دارای معایبی نیز هستند که باید در نظر گرفته شوند. در زیر به بررسی مزایا و معایب باتری‌های نیکل کادمیم می‌پردازیم.

 

مزایا:

۱. چرخه حیات بلند:

باتری‌های نیکل کادمیم دارای چرخه حیات بلندی هستند و می‌توانند تا ۱۰۰۰ بار شارژ و تخلیه شوند.

 

۲. پایداری دمایی:

باتری‌های نیل کادمیم در دمای بالا و پایین قابل استفاده هستند و در دمای پایین نیز عملکرد خوبی دارند.

 

۳. قابلیت شارژ سریع:

باتری‌های نیکل کادمیم قابلیت شارژ سریع را دارند و در زمان کوتاهی می‌توانند شارژ شوند.

 

۴. انتشار گاز کم:

باتری‌های نیکل کادمیم در هنگام شارژ و تخلیه انتشار گاز کمی دارند.

 

معایب:

 

۱. حاوی کادمیوم:

باتری‌های نیکل کادمیم حاوی کادمیوم هستند که یک فلز سمی است. با توجه به اینکه باتری‌های نیکل کادمیم پس از اتمام عمر مفید باید دور ریخته شوند، حضور کادمیوم در طبیعت می‌تواند به مشکلاتی از جمله آلودگی خاک و آب، و گسترش بیماری‌های مرتبط با سمیت فلزات سنگین منجر شود.

 

۲. اثر حافظه:

باتری‌های نیکل کادمیم ممکن است به اثر حافظه بیفتند که به معنی کاهش ظرفیت آن‌ها به دلیل شارژ و تخلیه نامتوازن است. این اثر حافظه می‌تواند عمر مفید باتری را کاهش دهد.

 

۳. سنگین:

باتری‌های نیکل کادمیم از وزن بالایی برخوردار هستند که می‌تواند در برخی کاربردها مشکل ساز شود.

 

۴. کارایی پایین:

باتری‌های نیکل کادمیم در مقایسه با باتری‌های لیتیومی و پلیمری، کارایی پایین‌تری دارند.

نتیجه‌گیری این بخش در خصوص باتری های نیکل کادمیم

باتری‌های نیکل کادمیم از دیرباز در دستگاه‌های الکترونیکی مورد استفاده قرار می‌گرفته‌اند. این باتری‌ها دارای ویژگی‌هایی هستند که می‌تواند برخی مزایایی برای کاربران داشته باشد، اما همچنین دارای معایبی نیز هستند که باید در نظر گرفته شوند. با توجه به محدودیت‌های باتری نیکل کادمیم، باتری‌های لیتیومی و پلیمری به عنوان فناوری‌های جایگزین در بسیاری از کاربردها به کار گرفته می‌شوند.

باتری‌های نیکل کادمیم به دلیل ویژگی‌هایی که در بالا بررسی شد، برای برخی کاربردهای خاص همچنان مورد استفاده قرار می‌گیرند. برای مثال، این باتری‌ها به عنوان منبع تغذیه در دستگاه‌هایی که نیازمند شارژ مداوم هستند، مانند دستگاه‌های پزشکی، دوربین‌های تصویربرداری و دستگاه‌های ارتباطی، به کار می‌روند.

 در خصوص باتری های نیکل کادمیم بیشتر بدانیم

باتری‌های نیکل کادمیم در مقایسه با باتری‌های لیتیومی و پلیمری، هنوز هم به دلیل قیمت پایین‌تر و راندمان بالاتر، در برخی موارد مانند دستگاه‌های قدیمی‌تر و البته در صورتی که اثر حافظه یا وزن باتری اهمیت خاصی نداشته باشد، مورد استفاده قرار می‌گیرند.

همچنین، باتری‌های نیکل کادمیم به دلیل ویژگی‌های پایداری دمایی و شارژ سریع، در برخی موارد مانند خودروهای الکتریکی نیز مورد استفاده قرار می‌گیرند، اما در این صورت باید توجه داشت که برای استفاده در خودروهای الکتریکی، باتری‌های نیکل کادمیم باید بسیار بزرگ و سنگین باشند و همچنین نیاز به تعویض مکرر دارند که این موضوع می‌تواند هزینه‌های زیادی را برای تعویض باتری به دنبال داشته باشد.

در نهایت، باید توجه داشت که باتری‌های نیکل کادمیم به علت حاوی کادمیوم که یک فلز سمی است، می‌تواند به آلودگی خاک و آب منجر شود. بنابراین، در صورتی که باتری‌های نیکل کادمیم برای استفاده در دستگاه‌های الکترونیکی به کار گرفته می‌شوند، باید پس از اتمام عمر مفید آن‌ها به صورت صحیح دور ریخته شوند تا به آلودگی محیط زیست جلوگیری شود.

نحوه عملکرد باتری‌های نیکل کادمیوم

باتری‌های نیکل کادمیوم (NiCd) از دو الکترود مثبت و منفی تشکیل شده‌اند که درون یک محلول الکترولیتی قرار دارند؛

• در حین شارژ دادن به باتری، الکترود منفی (آند) باعث ایجاد یون کادمیوم می‌شود و در الکترولیت به صورت یونی حرکت می‌کند، در عین حال الکترود مثبت (کاتد) به عنوان محل شیمیایی برای جذب یون‌ها در حالت حالت اکسیده قرار دارد.

 

• در زمان استفاده از باتری، اتصال بار به الکترود منفی باعث ایجاد جریان الکتریکی می‌شود که با پیوستگی به الکترود مثبت، به عنوان محل شیمیایی برای تخلیه یون‌ها، باعث تولید انرژی می‌شود.

 

• در زمان شارژ دادن به باتری، الکترود منفی با استفاده از جریان برعکس، به عنوان محل شیمیایی برای جذب یون‌های کادمیوم استفاده می‌شود و در عین حال الکترود مثبت به عنوان محل شیمیایی برای ایجاد یون‌های نیکل در حالت حالت اکسیده استفاده می‌شود.

 

• در زمان استفاده از باتری، الکترود مثبت در حال تخلیه یون‌های نیکل و الکترود منفی در حال تولید یون‌های کادمیوم است.

مزیت های باتری‌های نیکل کادمیوم نسبت به باتری‌های لیتیومی و پلیمری:

باتری‌های نیکل کادمیوم به دلیل ویژگی‌هایی مانند دارا بودن ولتاژ ثابت، راندمان بالا و عمر طولانی، در بسیاری از دستگاه‌های الکترونیکی به کار می‌روند. همچنین، باتری‌های نیکل کادمیوم به دلیل قیمت پایین‌تر نسبت به باتری‌های لیتیومی و پلیمری، در برخی موارد مانند دستگاه‌های قدیمی‌تر و البته در صورتی که اثر حافظه یا وزن باتری اهمیت خاصی نداشته باشد، مورد استفاده قرار می‌گیرند.

 

باتری‌های نیکل کادمیوم (NiCd) و باتری‌های لیتیومی (Li-ion) دو نوع باتری با ویژگی‌ها و کاربردهای متفاوت هستند. در مقایسه با باتری‌های لیتیومی، باتری‌های نیکل کادمیوم دارای راندمان پایین‌تر هستند و توانایی ذخیره انرژی کمتری دارند.

علاوه بر این، باتری‌های نیکل کادمیوم دارای اثر حافظه هستند که به طور معمول باعث کاهش ظرفیت آن‌ها می‌شود و نیاز به شارژ مکررتری را دارند.

 

در مقابل، باتری‌های لیتیومی دارای راندمان بسیار بالا و ظرفیت ذخیره انرژی بیشتری هستند. همچنین، باتری‌های لیتیومی بدون اثر حافظه هستند و نیاز به شارژ مکرر کمتری دارند. به علاوه، باتری‌های لیتیومی دارای وزن و حجم کمتری هستند و برای کاربردهایی که نیاز به باتری‌های سبک و کوچک دارند، بسیار مناسب هستند.

در کل، باتری‌های لیتیومی امروزه در بسیاری از دستگاه‌های الکترونیکی از جمله تلفن‌های همراه، لپ تاپ‌ها، دوربین‌های دیجیتال و خودروهای الکتریکی به کار می‌روند. اما باتری‌های نیکل کادمیوم به دلیل ویژگی‌هایی مانند قیمت پایین‌تر و راندمان بالاتر در برخی موارد همچنان مورد استفاده قرار می‌گیرند.

باتری‌های نیکل کادمیوم (NiCd) در برخی موارد ممکن است بهتر از باتری‌های لیتیومی (Li-ion) باشند. برخی از موارد که باتری‌های نیکل کادمیوم بهتر از باتری‌ها

ی لیتیومی هستند، عبارتند از:

1. دمای پایین:

باتری‌های نیکل کادمیوم در دمای پایین، به عنوان مثال در مناطق قطبی، بهتر عمل می‌کنند و در برابر سرمای شدید و موقعیت‌هایی که باتری‌های لیتیومی ممکن است از کار بیافتند، مقاومت خوبی دارند.

 

2. ظرفیت بالا:

باتری‌های نیکل کادمیوم در مقایسه با باتری‌های لیتیومی، برای ذخیره انرژی در حجم کوچک‌تر، ظرفیت بالاتری دارند.

 

3. قیمت پایین:

باتری‌های نیکل کادمیوم نسبت به باتری‌های لیتیومی، قیمت پایین‌تری دارند و در برخی موارد ممکن است به دلیل این قیمت پایین، برای کاربردهایی که نیاز به باتری‌هایی با ظرفیت بالا و قیمت مناسب دارند، مناسب باشند.

 

4. قابلیت شارژ سریع:

باتری‌های نیکل کادمیوم در مقایسه با باتری‌های لیتیومی، قابلیت شارژ سریع بیشتری دارند و می‌توانند در زمان کوتاهتری شارژ شوند.

 

5. محیط زیست:

باتری‌های نیکل کادمیوم در مقایسه با باتری‌های لیتیومی، در برخی جوامع به دلیل قابلیت بازیافت بیشتر، بهتر در محیط زیست عمل می‌کنند.

در کل، هر نوع باتری برای کاربردهای خودش مناسب است و بسته به نیاز و شرایط مختلف، باتری‌های نیکل کادمیوم یا باتری‌های لیتیومی ممکن است بهتر باشند.

تفاوت باتری‌های نیکل کادمیوم و باتری‌های لیتیومی و لیتیوم پلیمری:

باتری‌های نیکل کادمیوم (NiCd) و باتری‌های لیتیومی (Li-ion) و باتری‌های لیتیوم پلیمری (Li-polymer)، سه نوع باتری مختلف هستند که تفاوت‌هایی در ساختار، خصوصیات و عملکرد آن‌ها وجود دارد.

باتری‌های نیکل کادمیوم، با الکترودهایی از نیکل و کادمیوم ساخته شده‌اند و الکترولیت آن‌ها معمولاً محلول هیدروکسید پتاسیم است. این باتری‌ها دارای اثر حافظه هستند، یعنی با شارژ مکرر، قابلیت ذخیره انرژی آن‌ها کاهش می‌یابد. باتری‌های نیکل کادمیوم قابلیت شارژ سریع و عمر طولانی نیز دارند.

باتری‌های لیتیومی، با الکترودهایی از فلز لیتیوم ساخته شده‌اند و الکترولیت آن‌ها معمولاً حلال‌های آلی است. این باتری‌ها دارای راندمان بالا، ظرفیت ذخیره انرژی بیشتر، عمر طولانی‌تر، و وزن و حجم کمتری نسبت به باتری‌های نیکل کادمیوم هستند. باتری‌های لیتیومی اثر حافظه ندارند و شارژ مکرر آن‌ها تأثیری بر عمر آن‌ها ندارد.

همچنین، باتری‌های لیتیومی دارای قابلیت شارژ سریعی هستند و در برخی موارد مانند خودروهای الکتریکی و لپ تاپ‌ها، به عنوان جایگزین مناسبی برای باتری‌های نیکل کادمیوم به کار می‌روند.

باتری‌های لیتیوم پلیمری، یک نوع باتری لیتیومی هستند که الکترودهای آن‌ها به صورت لایه‌های نازکی از فیلم پلیمری ساخته شده‌اند. این باتری‌ها دارای وزن و حجم کمتری نسبت به باتری‌های لیتیومی هستند و می‌توانند در اشکال مختلفی ساخته شوند.

باتری‌های لیتیوم پلیمری دارای قابلیت انعطاف پذیری بیشتری هستند و می‌توانند به راحتی به شکل‌های مختلفی منعطف شوند. همچنین، باتری‌های لیتیوم پلیمری دارای راندمان بالا، ظرفیت ذخیره انرژی بیشتر، و عمر طولانی‌تری هستند.

این مقاله توسط تیم اختصاصی ای سی تک تهیه و مندرج شده است.