鎳镉電池:一種直流供電電池-中文百科頻道

簡介

鎳镉電池最緻命的缺點是，在充放電過程中如果處理不當，會出現嚴重的“記憶效應”，使得服務壽命大大縮短。所謂“記憶效應”就是電池在充電前，電池的電量沒有被完全放盡，久而久之将會引起電池容量的降低，在電池充放電的過程中（放電較為明顯），會在電池極闆上産生些許的小氣泡，日積月累這些氣泡減少了電池極闆的面積也間接影響了電池的容量。當然，可以通過掌握合理的充放電方法來減輕“記憶效應”。此外，镉是有毒的，因而鎳镉電池不利于生态環境的保護。衆多的缺點使得鎳镉電池已基本被淘汰出數碼設備電池的應用範圍。镉鎳電池是應用範圍廣泛的一類電池，其環境污染問題也受到高度關注。镉是毒性很大的物質，具有緻癌性。

詳細說明

鎳镉電池的放電電壓根據其放電裝置有所差異，每個單元電池(Cell)大約是1.2V，電池容量單位為Ah(安時)、mAh(毫安時)，放電終止電壓的極限值稱為“放電終止電壓”，鎳镉電池的放電終止電壓為1.0/cell(cell為每一單元電池)。自放電率低，鎳镉電池在長時間放置的情況下，特性也不會劣化。由于單元電池采用金屬容器，堅固耐用；采用完全密封的方式，不會出現電解液洩漏現象，故無須補充電解液。

提高電池性能及延長電池使用壽命的關鍵在于避免記憶效應和過度放電。鎳镉電池有記憶效應，即鎳镉電池在幾次低容量下的充放電工作之後，如果要進行一次較大容量的充放電，電池将無法正常工作，這種情況即為記憶效應(Memoryeffect)。特别是在放電終止電壓被設定的較高的錄像機、攝像機上，随着工作電壓的降低，電池容量表面上也随着降低，但放電電壓的降低可能是一至二次完全放電而造成的暫時現象。記憶效應使得電池的性能不能得到充分發揮，也給拍攝帶來極大的不便。因此，在使用中應注意使用帶充放電性能的充電器，避免記憶效應的産生，使用一般充電器的，可在10次左右的充電以後進行一次放電，也可以達到防止記憶效應的目的。

種類

一次使用：

幹電池；堿性電池；水銀電池；鋅空電池；氫氧電池。

可重複使用：

鎳氫電池；鎳鐵電池；鎳镉電池；鉛酸蓄電池；锂電池；太陽能電池。

必需添加燃料使用：

燃料電池。

原理

分析

位于負極的镉(Cd)和氫氧化鈉(NaOH)中的氫氧根離子(OH-)化合成氫氧化镉，并附著在陽極上，同時也放出電子。電子沿著電線至陰極，和陰極的二氧化鎳與氫氧化鈉溶液中的水反應形成氫氧化鎳和氫氧根離子，氫氧化鎳會附著在陽極上，氫氧根離子則又回到氫氧化鈉溶液中，故氫氧化鈉溶液濃度不會随著時間而下降。

鎳镉電池正極闆上的活性物質由氧化鎳粉和石墨粉組成，石墨不參加化學反應，其主要作用是增強導電性。負極闆上的活性物質由氧化镉粉和氧化鐵粉組成，氧化鐵粉的作用是使氧化镉粉有較高的擴散性，防止結塊，并增加極闆的容量。活性物質分别包在穿孔鋼帶中，加壓成型後即成為電池的正負極闆。極闆間用耐堿的硬橡膠絕緣棍或有孔的聚氯乙烯瓦楞闆隔開。電解液通常用氫氧化鉀溶液。與其它電池相比，NiCd電池的自放電率(即電池不使用時失去電荷的速率超科電池)适中。NiCd電池在使用過程中，如果放電不完全就又充電，下次再放電時，就不能放出全部電量。比如，放出80%電量後再充足電，該電池隻能放出80%的電量。這就是所謂的記憶效應。當然，幾次完整的放電/充電循環将使NiCd電池恢複正常工作。由于NiCd電池的記憶效應，若未完全放電，應在充電前将每節電池放電至1V以下。

充電

鎳镉電池充電

在0.05C至大于1C的範圍内對NiCd電池恒流充電。一些低成本充電器使用絕對溫度終止充電。雖然簡單、成本低，但這種充電終止方法不精确。更好的方法是通過檢測電池充滿時的電壓跌落終止充電。對于充電速率為0.5C或更高的NiCd電池，-ΔV方法是最有效的。-ΔV充電終止檢測應與電池溫度檢測相結合，因為老化電池和不匹配電池可能減少ΔV。

通過檢測溫升速率(dT/dt)可以實現更精确的滿充檢測，這種滿充檢測比固定溫度終止對電池更好。基于ΔT/dt和-ΔV組合的充電終止方法可避免電池過充，延長電池壽命。快速充電可改善充電效率。在1C的充電速率下，效率可以接近1.1(91%)，充滿一個空電池的時間為1小時多一點。當以0.1C充電時，效率便下降到1.4(71%)，充電時間為14小時左右。

因為NiCd電池對電能接收程度接近100%，所以幾乎所有的能量在充電開始的70%期間被吸收，而且電池保持不發熱。超快速充電器利用該特點，在幾分鐘内将電池充到70%，以幾C的電流充電而無熱量産生。充到70%後，電池再以較低速率繼續充電，直到電池充滿。最後以0.02C至0.1C的涓流結束充電。

基本特點

1．鎳镉電池可重複500次以上的充放電，非常的經濟；

2．内阻小，可供大電流的放電，當它放電時電壓的變化很小，作為直流電源是一種質量極佳的電池；

3．因為采用完全密封式，因此不會有電解液漏出的現象，也完全不需要補充電解液；

4．與其他種類電池相比之下，鎳镉電池可耐過充電或放過電，操作簡單方便；

5．長時間的放置下也不會使性能劣化，當十分充完電後即可恢複原來的特性；

6．可使用在很廣的溫度範圍内；

7．因為它采用金屬容器而作成，有機械性的堅固；

8．鎳镉電池在非常嚴格的品質管理下被制造完成，有非常優良的品質性賴性。

主要特征

A.高壽命

鎳镉電池可以提供500次以上的充放電周期，壽命幾乎等同于使用該種電池的設備的服務期。

B.優異的放電性能

在大電流放電的情況下，鎳镉電池具有低内阻和高電壓的放電特性，因而應用廣泛。

C.儲存期長

鎳镉電池儲存壽命長而且限制條件少，在長期儲存後仍可正常充電。

D.高倍率充電性能

鎳镉電池可根據應用需要進行快速充電,滿充時間僅為1.2小時。

E.大範圍溫度适應性

普通型鎳镉電池可以應用于較高或較低溫度環境。高溫型電池可以在70攝氏度或者更高溫度的環境中使用。

F.可靠的安全閥

安全閥提供了免維護功能。鎳镉電池在充放電或者儲存過程中可以自由使用。由于密封圈使用的是特殊材料，再加上密封劑的作用，使得鎳镉電池很少出現漏液現象。

G.廣泛的應用領域

鎳镉電池容量從100mH至7000mH不等。通常使用的有标準型，消費型，高溫型和大電流放電型等四大類，可應用于任何無線設備。

H.高質量﹑高可靠性産品通過了QS9000質量認證。

使用說明

鎳镉電池的包裝分為零售用的正極凸頭和組裝用的正極平頭包裝兩種，在容量上沒有差異。在充電回路也和下面所介紹的鎳氫電池類似，采用1.6倍電壓充電。通常鎳镉電池的充電次數為300～800次,在充放電達500次後電容量會下降至約80%。鎳镉電池的記憶效應比鎳氫電池來的嚴重。所以必須在完全沒電時才可進行充電,以确保使用壽命。

主要用途

大型袋式和開口式镉鎳電池主要用于鐵路機車、礦山、裝甲車輛、飛機發動機等作起動或應急電源。圓柱密封式镉鎳電池主要用于電動工具、剃須器等便攜式電器。小型扣式镉鎳電池主要用于小電流、低倍率放電的無繩電話、電動玩具等。由于廢棄镉鎳電池對環境的污染，該系列的電池将逐漸被性能更好的金屬氫化物鎳電池所取代。

記憶效應

當鎳镉電池重複經過幾次維持在低容量的放充後，如果必須做一個較大量的放電時電池會無法作用，這種情形我們稱為“記憶效應”。記憶效應可能是鎳镉電池中最容易被誤解的問題。放電終止電壓被設定較高的錄像機，随着使用的電壓變低，表面上看起來似乎随着降低，但是放電電壓的低下是可以由1～2次的完全放電而解決這一現象。建議十次充電後進行一次放電，以防止記憶效應。

放電特性

1．放電電壓依據其放電電流多少有些差異，大體上是1.2V左右；

2．電池的容量以Ah,mAh的單位來表示；

3．當放電達到放電終了的極限時稱之為"放電終止電壓"，鎳镉電池的放電終止電壓為1.0V/cell；

4．使用溫度範圍在-20℃"60℃，在此範圍内可進行放電。

保養

電池壽命是指使用一段時間後，充放電的容量下降到标稱容量的80%之前進行的充放電次數，并非不能充放電或完全失效才是電池的壽命；自放電率是指電池充足電後長時間放置不用的情況下緩慢自行放電的現象。自放電率低表明長時間放置後容量下降少。

對于外出拍攝節目或新聞采訪，一般均使用便攜式攝錄設備，與便攜攝錄設備配套使用的電池，能否高效、優質的連續長時間工作提保證拍攝工作順利進行的至關重要的一環。電池功能的正常發揮與我們電視、電教工作者在日常工作中的正确使用與精心保養密切相關，因此使用和保養問題應該引起我們的重視。

1、在日常工作中，應該熟悉自己使用電池所屬類型，它所具有的基本特點和性能。這對于指導我們正确的使用和保養，具有十分重要的意義，對于延長電池的使用壽命也是極為重要的。

2、充電時，室溫最好控制在10℃－30℃之間進行，右高于30攝氏度最好采取降溫措施，避免因電池内部過熱發生變形；室溫低于5攝氏度時，會造成充電不足，影響電池的使用壽命。

3、電池經一段時間的使用後，由于放電程度不同和老化或多或少的存在充電不足和性能下降的情況，一般情況下鎳镉電池可在10次左右的充放電循環之後，進行一次過充電。方法是延長充電時間比正常充電時間延長一倍左右。具體舉例如下：用SONY的BC--1WA(B)充電器對NP-1電池充電，在綠燈閃爍時為快速充電，綠燈停止閃爍長亮時快速充電結束點滴充電開始，延長點滴充電時間時，點滴充電時間為過充電時間，過充電時間以3－4小時為宜。

4、電池充放電應嚴格按要求規範操作，切忌長期過充、過放或經常充電不足。放電不徹底、電池使用時長期小電流深度放電或短路都是造成電池容量下降、壽命縮短的重要因素。長此以往違章使用操作不僅會影響使用，而且勢必會影響電池的容量與壽命。

5、在常用BC-1WA(B)充電器中，電池充電過程應一次完成，不可中途斷電或在快速充電結束後，電池處于高溫狀态，而重新接通電源，使得充電器再次給電池快速充電，結果會造成過充電。在使用中當電池告警指示燈閃爍告警時，應及時更換電池，避免電池過量放電。

6、鎳镉電池長期不用時勿需充電保存，但須将電池放電至終止電壓後(攝錄機電池告警燈閃爍)方可封裝存放在原包裝紙盒或用布、紙包裝後，置于幹燥、通風處存放。