Las baterías de níquel-cadmio se utilizan para herramientas de construcción, juguetes para niños, linternas, relojes, etc. La principal ventaja de esta categoría de productos es que dichas baterías pueden mantener casi el 100% del voltaje requerido, al tiempo que proporcionan un nivel de potencia requerido estable.
Ventajas de las baterías de níquel-cadmio.
La principal ventaja de las baterías de níquel-cadmio sobre las de plomo-ácido es que casi no emiten gas y son fáciles de mantener. Al mismo tiempo, tienen una resistencia interna muy baja y son capaces de suministrar una gran corriente en períodos de tiempo relativamente cortos, casi de la misma manera que los de plomo-ácido. Las baterías recargables de NiCd incluso soportan cortocircuitos. Además, estos dispositivos pueden soportar cargas prolongadas y sus propiedades funcionales cambian poco al disminuir la temperatura.
Las baterías de NiCd , a pesar de que son inferiores en capacidad (con el mismo peso y dimensiones) a otros tipos de baterías, siguen siendo los más populares para su uso en una amplia gama de dispositivos electrónicos portátiles, especialmente cuando se requiere un alto rendimiento. Por lo tanto, hasta ahora, aproximadamente la mitad de las baterías producidas para equipos portátiles son de níquel-cadmio. La aparición de nuevas tecnologías para baterías electroquímicas condujo inicialmente a una fuerte disminución en el uso de baterías de NiCd , pero a medida que se identificaron las deficiencias de los nuevos modelos, el interés en los dispositivos de NiCd aumentó nuevamente. Por lo tanto, en dispositivos donde se utilizan motores eléctricos y se consumen corrientes bastante altas , es difícil encontrar un reemplazo para las baterías de NiCd . Sin embargo, la capacidad máxima del suministro de las baterías de NiCd no superan los 3000 mAh. Las corrientes de descarga típicas, en las que se utilizan tales baterías, no son altas: 20-40 A. Con corrientes de hasta 70 A, las baterías de NiCd aún están fuera de competencia.
Entre las ventajas de las baterías de NiCd se encuentran las siguientes:
- Operabilidad en una amplia gama de corrientes de operación de carga, descarga y temperaturas ambiente (la corriente de descarga permitida es 0.2-2 Cn, rango de temperatura de operación de –40 a +50 ° С;
- Alta capacidad de carga incluso a bajas temperaturas (la batería de NiCd se puede recargar incluso a bajas temperaturas);
- La capacidad de cargar rápida y fácilmente en cualquier modo ( las baterías de NiCd son poco exigentes para el tipo de cargador);
- Una gran cantidad de ciclos de carga-descarga (con un mantenimiento adecuado, la batería de NiCd puede soportar más de 1000 ciclos);
- La posibilidad de recuperación después de una disminución de la capacidad o almacenamiento a largo plazo;
- Seguridad contra incendios y explosiones, resistencia al estrés mecánico;
- Precio bajo, larga vida útil y amplia disponibilidad, una amplia gama de factores atractivos para el consumidor.
Carga y descarga de las baterías de NiCd.
Para cargar baterías de NiCd , el modo rápido es preferible al lento y el modo pulsado es más preferible que la carga de corriente continua. Además, para restaurar las baterías de níquel-cadmio, puede utilizar la llamada carga inversa, cuando los pulsos de descarga se alternan con los pulsos de carga. La carga inversa incluso acelera el proceso, ya que ayuda a la recombinación de los gases liberados durante la carga: estudios adicionales han demostrado que la carga inversa agrega aproximadamente un 15% a la vida útil de una batería de NiCd . Para maximizar el rendimiento de estas baterías, algunos usuarios practican la carga rápida con recarga a bajas corrientes, lo que conduce a una carga más completa de las baterías.
Sin embargo, junto con las ventajas, estos elementos tienen serias desventajas. Hasta hace poco, las baterías de NiCd tenían un efecto desagradable llamado «efecto memoria«. Su aparición se explica por el hecho de que en el proceso de funcionamiento cíclico de la fuente, la estructura de la superficie de los electrodos cambia y se forman compuestos químicos en el separador de la batería, que impiden su descarga adicional con corrientes bajas. La fuente, por así decirlo, recuerda su estado de descarga incompleta. Para evitar este efecto, es necesario descargarla después de que la batería de NiCd haya estado funcionando. Si no, entonces el acumulador NiCd pierde eficiencia gradualmente, es decir, su capacidad disminuye gradualmente, se carga muy rápidamente, pero con la misma rapidez se descarga, mientras que tiene un voltaje de salida reducido. Además, es posible un ligero aumento de la resistencia interna.
Almacene las baterías de NiCd descargadas. Si su cargador no tiene un descargador incorporado, para descargar completamente la batería, puede usar una lámpara incandescente con un voltaje nominal y una corriente permitida de 3-20 A. Debe conectar dicha lámpara a la batería y esperar hasta que la resistencia comience a ponerse roja (por cierto, descarga profunda no significa en absoluto que la batería deba ponerse «a cero»). Las baterías de NiCd son el único tipo de batería que funciona mejor si se descargan por completo periódicamente. Todos los demás tipos de baterías electroquímicas requieren una descarga superficial. Sin embargo, si realiza el procedimiento de descarga completo con demasiada frecuencia, las baterías NiCd se desgastan inevitablemente.
Estado actual de las baterías de NiCd.
El líder mundial en la producción de celdas de NiCd capaces de entregar altas corrientes es Sanyo (en comparación con modelos de otros fabricantes, las baterías Sanyo tienen menor resistencia interna y mayor eficiencia, envejecen más lentamente y se calientan menos). Panasonic y Varta fabrican acumuladores de NiCd similares. Los fabricantes mejoran continuamente la tecnología de las baterías de níquel-cadmio y de las modernas baterías de NiCd. En baterías de empresas reconocidas, el efecto memoria casi no ocurre. Por ejemplo, GP Batteries está fabricando baterías de níquel-cadmio utilizando una nueva tecnología de espuma. En este caso, no se requiere una carga adicional antes de la descarga y el recurso de la batería se utiliza por completo para el propósito previsto. Esto no solo elimina el efecto memoria, sino que también prolonga la vida real de los dispositivos de níquel-cadmio.
Las desventajas obvias de las baterías de NiCd son la necesidad de descarga completa periódica para mantener las propiedades operativas (eliminar el efecto memoria), alta autodescarga (hasta un 10% durante los primeros días después de la carga) y grandes dimensiones con la misma capacidad en comparación con otros tipos de baterías. Algunos tipos más nuevos de pilas de NiCd tienen una capacidad alta, cercana a la de las baterías de NiMH . Sin embargo, las baterías de alta capacidad no pueden proporcionar la misma corriente de carga alta que las baterías de NiCd estándar y, por lo tanto, pierden una de sus principales ventajas. Además, en este caso, el número de ciclos de carga-descarga que tienen es algo menor, aunque aún mayor que el de las baterías de NiMH .
Se debe enfatizar la importancia de la eliminación adecuada de las baterías de NiCd usadas. El hecho es que el cadmio contenido en los acumuladores de NiCd no es inferior en toxicidad al mercurio. Por lo tanto, en todos los países civilizados existen puntos de recolección para dichas baterías, y el costo de procesamiento se incluye inmediatamente en el precio de las baterías. Además, en muchos países está prohibido utilizar pilas de NiCd que no estén incluidas en el programa general de reciclaje, es decir, que no tengan un marcado especial.