Stationenlernen Batterien und Akkumulatoren ... - Chik.die-sinis.de
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5.3 Material<br />
17<br />
M 5 Nickel/Cadmium-System<br />
(An<strong>de</strong>re Bezeichnungen Ni/Cd, NiCd-Akku, Nickelakkumulator, NC-Akku, nickel/cadmium-system)<br />
Anwendung<br />
Gasdichte Nickel-Cadmium-<strong>Batterien</strong> wer<strong>de</strong>n häufig in Kleingeräten verwen<strong>de</strong>t. Es gibt sie in verschie<strong>de</strong>nen<br />
Bauformen (Knopfzellen, R<strong>und</strong>ellen, prismatische Batteriepacks). Die Nennspannung<br />
einer einzelnen Zelle beträgt 1,3 V.<br />
Daneben gibt es prismatische <strong>Batterien</strong> in offener Bauweise, <strong>die</strong> wegen ihrer hohen Leistung <strong>und</strong><br />
Kapazität vorwiegend in Notstromaggregaten <strong>und</strong> als Starterbatterie in <strong>de</strong>r Luftfahrt eingesetzt<br />
wer<strong>de</strong>n.<br />
Ni/Cd-<strong>Batterien</strong> wer<strong>de</strong>n mit Kapazitäten von 10 mAh (Knopfzelle) bis >300 Ah (offene Bauweise)<br />
gefertigt.<br />
Vereinfachte elektrochemische Reaktionsgleichungen<br />
(Die Gleichungen beziehen sich auf <strong>de</strong>n La<strong>de</strong>vorgang, <strong>de</strong>r Entla<strong>de</strong>vorgang entspricht <strong>de</strong>r Rückreaktion)<br />
La<strong>de</strong>n<br />
Negative Elektro<strong>de</strong> Cd(OH) 2 + 2e - Cd + 2 OH -<br />
Positive Elektro<strong>de</strong> 2 Ni(OH) 2 + 2 OH - 2 NiOOH + 2 H 2 O + 2 e -<br />
Summe Cd(OH) 2 + 2 Ni(OH) 2 Cd + 2 NiOOH + 2 H 2 O<br />
Als Elektrolyt wird Kalilauge mit einer Dichte von 1,19 – 1,30 g/cm 3 (entspricht ca. 20-30 Gew. %)<br />
verwandt. Höhere Konzentrationen bewirken eine größere Entla<strong>de</strong>kapazität bei verringerter Lebensdauer.<br />
Gegen La<strong>de</strong>schluss überschreitet <strong>die</strong> Zelle <strong>die</strong> Gasungsspannung von 1,55 bis 1,6 V/Zelle <strong>und</strong> es<br />
beginnt bei offenen Zellen eine Überla<strong>de</strong>reaktion, bei <strong>de</strong>r aus <strong>de</strong>m in <strong>de</strong>r Elektrolytlösung enthaltenen<br />
Wasser Wasserstoff- <strong>und</strong> Sauerstoffgas erzeugt wird, das entweicht:<br />
Überladung<br />
Negative Elektro<strong>de</strong> 4 H 2 O + 4e - 2 H 2 + 4 OH - (H 2 -Entwicklung)<br />
Positive Elektro<strong>de</strong> 4 OH - 2 H 2 O + O 2 + 4e - (O 2 -Entwicklung)<br />
Gesamtreaktion 2H 2 O 2 H 2 + O 2 (Knallgas)<br />
Bei offenen Zellen muss <strong>de</strong>r Verlust an Wasser von Zeit zu Zeit durch Nachfüllen von <strong>de</strong>stilliertem<br />
Wasser ausgeglichen wer<strong>de</strong>n.<br />
Zur Vermeidung <strong>de</strong>r Gasentwicklung sind gasdichte Zellen sind mit einer überdimensionierten negativen<br />
Elektro<strong>de</strong> ausgestattet, <strong>die</strong> eine La<strong>de</strong>reserve aus Cadmiumhydroxid enthält. Wird nach<br />
vollständigem La<strong>de</strong>n <strong>de</strong>r Zelle weitergela<strong>de</strong>n, so wird <strong>die</strong>ses zu Cadmium reduziert, es entsteht<br />
kein Wasserstoff. Der am Plus-Pol entstehen<strong>de</strong> Sauerstoff diff<strong>und</strong>iert zur Cadmium-Elektro<strong>de</strong> <strong>und</strong><br />
oxi<strong>die</strong>rt <strong>die</strong>se.<br />
Weiterentwickelte gasdichte Faserstruktur-Ni/Cd-Zellen enthalten spezielle Faserstruktur-<br />
Rekombinationselektro<strong>de</strong>n. Der entwickelte Sauerstoff gelangt über <strong>de</strong>n Gasraum zur Rekombinationselektro<strong>de</strong><br />
<strong>und</strong> wird an <strong>de</strong>r katalytischen Oberfläche so schnell rekombiniert, dass sich im Betrieb<br />
ein leichter Unterdruck einstellt. Schnellladung ist möglich.
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