Никель-кадмиевые и никель-металлгидридные аккумуляторы: в чем разница?

Никель-кадмиевые и никель-металлгидридные аккумуляторы – два проверенных временем типа АКБ, которые до сих пор широко применяются в промышленности, логистике, медицине и портативной электронике. Каждый из них имеет свои особенности, плюсы и минусы, поэтому сделать однозначный выбор – непросто.

В этом материале мы разберемся, чем отличается аккумулятор никель-металлгидридный от никель-кадмиевого, какие у них характеристики, как правильно выбирать такие батареи в зависимости от того, какие задачи перед вами стоят.

Основные характеристики Ni-Cd и Ni-Mh аккумуляторов

Никель-кадмиевые (Ni-Cd аккумуляторы) и никель-металлгидридные (Ni-MH аккумуляторы) АКБ на первый взгляд очень похожи: одинаковое номинальное напряжение (1,2 В), схожие размеры и сферы применения. Но при более детальном рассмотрении выясняется, что между ними есть важные различия. Изучим их.

Химический состав и принцип работы

Никель-металлгидридные и никель-кадмиевые аккумуляторы относятся к щелочным, и у них схожий принцип действия: во время заряда и разряда внутри происходит обратимая химическая реакция, в ходе которой накапливается и отдается энергия.

Однако состав электродов у них разный, и именно это обстоятельство во многом определяет их эксплуатационные свойства, срок службы и рекомендуемые условия эксплуатации.

Никель-кадмиевый аккумулятор (Ni-Cd)

В устройстве никель-кадмиевого аккумулятора основу положительного электрода составляет оксид никеля (NiOOH), а отрицательного – металлический кадмий (Cd). В качестве электролита используется раствор гидроксида калия (KOH), который обеспечивает движение ионов между электродами. При заряде кадмий превращается в гидроксид, а при разряде – обратно в металл, отдавая энергию.

Никель-металлгидридный аккумулятор (Ni-MH)

В устройстве никель-металлгидридных аккумуляторов также есть положительный электрод из оксида никеля, но вместо кадмия – сплав, способный поглощать и отдавать водород. Это может быть, например, никель-лантан или никель-неодим. Электролит, как и в Ni-Cd, щелочной – обычно на основе гидроксида калия.

При заряде водород накапливается в сплаве, а при разряде – высвобождается, участвуя в обратимой реакции. Это дает увеличить емкость никель-металлгидридных аккумуляторов по сравнению с Ni-Cd, и при этом отказаться от токсичного кадмия.

Сравнительная таблица АКБ

Чтобы проще понять разницу между никель-кадмиевыми и никель-металлгидридными аккумуляторами, удобно сравнить их по основным техническим характеристикам в виде сравнительной таблицы:

Как видно из таблицы, Ni-Cd аккумуляторы выигрывают по надежности и температурной стойкости, тогда как характеристики никель-металлгидридного аккумулятора – это про большую емкость и экологичность.

Плюсы и минусы Ni-Cd

Никель-кадмиевые аккумуляторы (Ni-Cd) применяются уже не одно десятилетие, и все благодаря многочисленным преимуществам:

• высокая надежность и долгий срок службы;

• возможность работы в экстремальных условиях;

• устойчивость к глубокому разряду и перезаряду;

• низкая цена никель-кадмиевых аккумуляторов.

Главный минус – наличие токсичного кадмия, что усложняет утилизацию после замены никель-кадмиевых аккумуляторов на новые элементы. Такие батареи требуют сдачи в специализированные пункты переработки. Кроме того, у них есть эффект памяти: если аккумуляторную батарею такого типа часто подзаряжать не полностью, ее полезная емкость со временем уменьшается – менять придется заметно чаще. Также Ni-Cd несколько тяжелее и крупнее по сравнению с элементами типа Ni-MH.

Плюсы и минусы Ni-MH

Никель-металлгидридные аккумуляторы (Ni-MH) стали развитием технологии Ni-Cd и во многом их заменили в потребительской электронике за счет большого ряда весьма серьезных достоинств:

• большая энергоемкость;

• минимальный эффект памяти;

• экологичность и безопасность.

Главное слабое место Ni-MH – срок службы. В среднем они выдерживают до 500 циклов заряда и разряда, что заметно меньше по сравнению с некоторыми сериями Ni-Cd батарей. Также они чувствительны к перегреву: при неправильной зарядке или высокой температуре емкость может снижаться быстрее. Также стоит учитывать повышенный саморазряд до 30% в месяц, особенно у моделей без защиты от потерь.

Сферы применения

Разные типы никель-кадмиевых аккумуляторов чаще всего используют там, где на первом месте стоит отказоустойчивость в любых условиях эксплуатации. Они себя достойно показывают в авиационной и военной технике, выдерживают сильные морозы, вибрации, перепады давления. Благодаря хорошей сопротивляемости глубокому разряду и высокой токоотдаче, такие батареи часто устанавливают в системах резервного питания, аварийного освещения, на морском транспорте, в оборудовании, работающем вдали от электросети.

Никель-металлгидридные аккумуляторы чаще встречаются в медицинской аппаратуре, портативной электронике, в гибридных автомобилях. Благодаря большой энергоемкости и меньшему эффекту памяти они отлично подходят для приборов, где важна длительная автономная работа без потери емкости. Отсутствие кадмия делает их подходящими для массового применения в быту и общественных местах.

Никель-кадмиевые и никель-металлгидридные АКБ – это два разных подхода к одной задаче: надежному хранению и подаче энергии. Если вы не можете точно сказать, какой из типов батарей подойдет для вашей техники или задач, оставьте заявку для получения бесплатной консультации. Поможем выбрать оптимальное решение.