鎳鎘電池

鎳鎘電池是一種直流供電電池，鎳鎘電池可重複500次以上的充放電，經濟耐用。其內部抵制力小，既內阻很小，可快速充電，又可為負載提供大電流，而且放電時電壓變化很小，是一種非常理想的直流供電電池。

基本介紹

• 中文名：鎳鎘電池
• 外文名：Ni-Cd
• 充放電數：重複500次以上
• 特點：經濟耐用
• 屬性：直流供電電池
• 電壓：1.2V左右
• 適宜溫度：-30℃-50℃

簡介

鎳鎘電池（Ni-Cd，Nickel-Cadmium Batteries, Ni-Cd Rechargeable Battery）是最早套用於手機、超科等設備的電池種類，它具有良好的大電流放電特性、耐過充放電能力強、維護簡單，一般使用以下反應放電：

鎳鎘電池

Cd+2NiO(OH)+2=2+

充電時反應相反。

鎳鎘電池最致命的缺點是，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，久而久之將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），會在電池極板上產生些許的小氣泡，日積月累這些氣泡減少了電池極板的面積也間接影響了電池的容量。當然，我們可以通過掌握合理的充放電方法來減輕“記憶效應”。此外，鎘是有毒的，因而鎳鎘電池不利於生態環境的保護。眾多的缺點使得鎳鎘電池已基本被淘汰出數碼設備電池的套用範圍。

詳細說明

鎳鎘電池可重複500次以上的充放電，經濟耐用。其內部抵制力小，既內阻很小，可快速充電，又可為負載提供大電流，而且放電時電壓變化很小，是一種非常理想的直流供電電池。與其它類型的電池比較，鎳鎘電池可耐過充電或過放電。鎳鎘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”，鎳鎘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，鎳鎘電池在長時間放置的情況下，特性也不會劣化，充分充電後可完全恢復原來的特性，它可在30℃--50℃的溫度範圍內使用。由於單元電池採用金屬容器，堅固耐用；採用完全密封的方式，不會出現電解液泄漏現象，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於避免記憶效應和過度放電。鎳鎘電池有記憶效應，即鎳鎘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，電池將無法正常工作，這種情況即為記憶效應(Memoryeffect)。特別是在放電終止電壓被設定的較高的錄像機、攝像機上，隨著工作電壓的降低，電池容量表面上也隨著降低，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，如Sony公司的BC－1WDCE，避免記憶效應的產生。使用一般充電器的如BC－1WA、BC－1WB時，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。

原理

原理分析

位於負極的鎘(Cd)和氫氧化鈉(NaOH)中的氫氧根離子(OH-)化合成氫氧化鎘，並附著在陽極上，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隨著時間而下降。

鎳鎘電池正極板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。負極板上的活性物質由氧化鎘粉和氧化鐵粉組成，氧化鐵粉的作用是使氧化鎘粉有較高的擴散性，防止結塊，並增加極板的容量。活性物質分別包在穿孔鋼帶中，加壓成型後即成為電池的正負極板。極板間用耐鹼的硬橡膠絕緣棍或有孔的聚氯乙烯瓦楞板隔開。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)適中。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，該電池只能放出80%的電量。這就是所謂的記憶效應。當然，幾次完整的放電/充電循環將使NiCd電池恢復正常工作。由於NiCd電池的記憶效應，若未完全放電，應在充電前將每節電池放電至1V以下。

充電

鎳鎘電池充電

在0.05C至大於1C的範圍內對NiCd電池恆流充電。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確。更好的方法是通過檢測電池充滿時的電壓跌落終止充電。對於充電速率為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)可以實現更精確的滿充檢測，這種滿充檢測比固定溫度終止對電池更好。基於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。

鎳鎘電池

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，在幾分鐘內將電池充到70%，以幾C的電流充電而無熱量產生。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．鎳鎘電池可重複500次以上的充放電，非常的經濟；

2．內阻小，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．因為採用完全密封式，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，鎳鎘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復原來的特性；

6．可使用在很廣的溫度範圍內；

7．因為它採用金屬容器而作成，有機械性的堅固；

8．鎳鎘電池在非常嚴格的品質管理下被製造完成，有非常優良的品質性賴性。

主要特徵

A. 高壽命
鎳鎘電池可以提供500次以上的充放電周期，壽命幾乎等同於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，鎳鎘電池具有低內阻和高電壓的放電特性，因而套用廣泛。
C. 儲存期長
鎳鎘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
鎳鎘電池可根據套用需要進行快速充電, 滿充時間僅為1.2小時。
E. 大範圍溫度適應性
普通型鎳鎘電池可以套用於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。鎳鎘電池在充放電或者儲存過程中可以自由使用。由於密封圈使用的是特殊材料，再加上密封劑的作用，使得鎳鎘電池很少出現漏液現象。
G. 廣泛的套用領域
鎳鎘電池容量從100mAh 至 7000mAh不等。通常使用的有標準型，消費型，高溫型和大電流放電型等四大類，可套用於任何無線設備。
H. 高質量﹑高可靠性產品通過了QS9000質量認證。

記憶效應

當鎳鎘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”。記憶效應可能是鎳鎘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，隨著使用的電壓變低，表面上看起來似乎隨著降低，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。

電池保養

電池壽命是指使用一段時間後，充放電的容量下降到標稱容量的80%之前進行的充放電次數，並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。

鎳鎘電池

對於外出拍攝節目或新聞採訪，一般均使用攜帶型攝錄設備，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確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。這對於指導我們正確的使用和保養，具有十分重要的意義，對於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，右高於30攝氏度最好採取降溫措施，避免因電池內部過熱發生變形；室溫低於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，由於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，一般情況下鎳鎘電池可在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，電池處於高溫狀態，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、鎳鎘電池長期不用時勿需充電保存，但須將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，置於乾燥、通風處存放。

廢舊電池回收

處理程式

鎳鎘電池是一種鹼性蓄電池，它的正極板為氫氧化鎳，負極板為鎘，電解質是氫氧化鉀或氫氧化鈉溶液。鎳鎘電池含有大量的Ni、Cd和Fe，其中Ni是鋼鐵、電器、有色合金、電鍍等方面的重要原料，Cd是電池、顏料和合金等方面用的稀有金屬且有巨毒，報廢后必須進行回收。為了回收鎳鎘電池中的鎘、鎳、鐵材料和塑膠，一般採用下列處理程式：

(1)機械拆卸和排出電解液：分離大電池的支架、殼體，排出的KOH常用酸中和成鉀鹽後 棄去。

(2)粉碎、篩分和物理分離：根據不同物料的粒度、磁化率進行篩分和磁選分離。獲得細粒電極物料和粗粒不鏽鋼、鐵廢料及塑膠，後兩類分別用酸中和、水洗後另行回收。

(3)化學冶金處理：對活性電極材料進行化學冶金處理，以獲得金屬鎘、鎳或它們的化合物試劑。

回收工藝

廢棄鎳鎘電池再生利用技術一般分為火法技術和濕法技術兩大類型。

火法工藝簡單，能有效回收純Cd，防止Cd污染環境，並能回收鐵組金屬，在美國、瑞典、法 國及日本等已開發國家獲得了較多的工業套用。但火冶法要在90~1000℃高溫條件下進行，能耗較高，需處理大量高溫含塵爐氣，金屬回收率和產品純度也有待提高。

傳統的濕法冶金工藝目前尚無法回收原料中的少量Co，且電解條件要求嚴格。因此，為更有效從廢Ni、Cd電池中回收有價金屬，除不斷完善傳統工藝外，國內外還在研究新的處理工藝。其中，溶劑萃取法和氨水浸出法是兩種較有套用前景的回收工藝。

注意事項

1．可在-30℃-50℃的溫度範圍之間內保存，但如果是長時間放置的情形下，請在35℃以下保存；

2．充電狀態或者是放電狀態的保存都是可能的，但是比較之下放電狀態可使容量較早回復並且較易被激活；

3．當電池在長時間的放置後，使用前必須十分地充電後再使用。