Akumulatory niklowe - niklowo-kadmowe, zasadowe i NiFe

Akumulatory niklowe, nazywane też zasadowymi lub alkalicznymi, to rodzina, do której należą akumulatory niklowo-kadmowe (NiCd), niklowo-żelazowe (NiFe) i niklowo-metalowo-wodorkowe (NiMH). Mają zasadowy elektrolit zamiast kwasu i pracują w zupełnie innych zastosowaniach niż akumulator samochodowy.

Co łączy akumulatory niklowe

We wszystkich tych akumulatorach elektroda dodatnia jest z wodorotlenku niklu, a elektrolitem jest wodny roztwór wodorotlenku potasu - zasada, nie kwas. Stąd nazwa "akumulatory zasadowe". Różnią się materiałem elektrody ujemnej, od którego biorą nazwę. Napięcie nominalne pojedynczego ogniwa to ok. 1,2 V, więc do uzyskania 12 V potrzeba dziesięciu ogniw połączonych szeregowo (w akumulatorze ołowiowym wystarczy sześć).

NiMH ma osobny tekst: akumulator NiMH.

Akumulatory niklowo-kadmowe (NiCd)

NiCd przez dekady był podstawowym akumulatorem w sprzęcie przenośnym: wkrętarkach, telefonach bezprzewodowych, krótkofalówkach. Dobrze znosi duże prądy, mróz i głębokie rozładowania, a żywotność liczy się w setkach do tysięcy cykli. Ma jednak dwie wady. Pierwsza to kadm, toksyczny metal ciężki. Druga to efekt pamięci: ogniwo regularnie doładowywane po płytkim rozładowaniu "zapamiętuje" mniejszy zakres pracy i oddaje mniej energii.

W Unii Europejskiej przenośne akumulatory NiCd praktycznie zniknęły ze sprzedaży: limit kadmu obowiązuje od 2008 r., a od 2017 r. także w elektronarzędziach. Wyjątki dotyczyły m.in. systemów alarmowych, oświetlenia awaryjnego i sprzętu medycznego. Duże akumulatory przemysłowe NiCd nadal pracują tam, gdzie liczy się niezawodność w trudnych warunkach:

• w pojazdach szynowych, jako akumulatory pokładowe wagonów i lokomotyw,
• w lotnictwie, m.in. do rozruchu silników i zasilania awaryjnego,
• w elektrowniach, stacjach elektroenergetycznych i na platformach, jako zasilanie rezerwowe automatyki,
• w oświetleniu awaryjnym budynków.

Duże ogniwa przemysłowe NiCd są zwykle obsługowe: uzupełnia się w nich wodę destylowaną, a elektrolit co jakiś czas wymienia. Ciekawostka z zapytań o "akumulatory niklowo-kadmowe BYD": chiński BYD, dziś znany jako producent aut elektrycznych, zaczynał w latach 90. właśnie od produkcji akumulatorów, w tym niklowo-kadmowych.

Efekt pamięci w praktyce

Jeśli ogniwo NiCd przez długi czas ładujesz po płytkim rozładowaniu, napięcie pod koniec pracy spada wcześniej i urządzenie wyłącza się, choć w ogniwie zostaje energia. Pomaga kilka pełnych cykli: rozładowanie do napięcia końcowego zalecanego przez producenta (ok. 1,0 V na ogniwo, nie do zera) i pełne ładowanie. Wiele ładowarek do NiCd ma funkcję rozładowania przed ładowaniem właśnie w tym celu. Nie rozładowuj natomiast pakietu do zera przez zwarcie lub żarówkę - najsłabsze ogniwo może się odwrócić biegunowo i trwale uszkodzić.

Akumulatory niklowo-żelazowe (NiFe)

Akumulator niklowo-żelazowy, rozwijany na początku XX wieku m.in. przez Thomasa Edisona, słynie z odporności: znosi przeładowanie, głębokie rozładowanie i zwarcie lepiej niż większość innych chemii, a dobrze utrzymany może pracować kilkadziesiąt lat. Płaci za to niską sprawnością ładowania, dużym samorozładowaniem i wydzielaniem wodoru, więc wymaga wentylacji i regularnego dolewania wody. Dawniej zasilał m.in. lampy górnicze i pojazdy szynowe. Ogniwa NiFe są duże i ciężkie w stosunku do zmagazynowanej energii, więc nie nadają się do sprzętu przenośnego. Dziś spotyka się go niszowo, głównie w autonomicznych instalacjach energii, gdzie liczy się trwałość, a nie sprawność.

Akumulatory niklowe a akumulator samochodowy

Samochody osobowe nie mają akumulatora rozruchowego 12 V w technologii niklowej. Rozruch, oświetlenie i elektronikę zasila w nich akumulator kwasowo-ołowiowy: klasyczny SLI, EFB albo AGM. Ołów wygrywa tu ceną, dużym prądem rozruchowym i łatwym recyklingiem. Akumulatory niklowe występują w motoryzacji tylko jako pakiety trakcyjne NiMH w części hybryd - a te i tak mają obok osobny akumulator ołowiowy 12 V.

Jak rozpoznać akumulator niklowy

• Na ogniwie lub obudowie widnieje "Ni-Cd", "NiCd", "Ni-Fe", "Ni-MH" albo symbol "Cd" pod przekreślonym koszem.
• Napięcie podane jest jako wielokrotność 1,2 V: 1,2 V, 2,4 V, 3,6 V, 7,2 V, 12 V z dziesięciu ogniw.
• Pojemność ogniw przenośnych podaje się w mAh, a przemysłowych w Ah.
• Duże akumulatory przemysłowe mają ogniwa w osobnych obudowach, często stalowych lub z przezroczystego tworzywa, połączone mostkami.

Zużytych akumulatorów niklowych, szczególnie NiCd, nie wyrzucaj do śmieci. Przenośne oddasz do pojemnika na baterie, a przemysłowe - do firmy, która zajmuje się zbiórką zużytych akumulatorów.

Szukasz akumulatora do auta?

Jeśli trafiłeś tu, szukając akumulatora do samochodu, potrzebujesz akumulatora kwasowo-ołowiowego. Jak działa i czym różnią się jego odmiany, przeczytasz w tekście o akumulatorze kwasowo-ołowiowym, a konkretny model z wymiarami i biegunowością znajdziesz w doborze akumulatora po aucie.