{"id":78412,"date":"2024-01-14T13:09:47","date_gmt":"2024-01-14T13:09:47","guid":{"rendered":"https:\/\/www.electricity-magnetism.org\/nickel-cadmium-batterie-so-funktioniert-sie-reaktion-anode-kathode-und-elektrolyt\/"},"modified":"2024-01-14T16:31:35","modified_gmt":"2024-01-14T16:31:35","slug":"nickel-cadmium-batterie-so-funktioniert-sie-reaktion-anode-kathode-und-elektrolyt","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.electricity-magnetism.org\/de\/nickel-cadmium-batterie-so-funktioniert-sie-reaktion-anode-kathode-und-elektrolyt\/","title":{"rendered":"Nickel-Cadmium-Batterie \u2013 So funktioniert sie | Reaktion, Anode, Kathode und Elektrolyt"},"content":{"rendered":"

Die Nickel-Cadmium-Batterie: Funktionsweise und Eigenschaften<\/h2>\n

Die Nickel-Cadmium-Batterie (Ni-Cd-Batterie) ist eine Art von Sekund\u00e4rbatterie, die Nickeloxidhydroxid Ni(O)(OH) als Kathode und metallisches Cadmium als Anode verwendet. Die Abk\u00fcrzung Ni-Cd leitet sich von den chemischen Symbolen f\u00fcr Nickel (Ni) und Cadmium (Cd) ab. Diese Batterie zeichnet sich durch eine geringe innere Impedanz aus, was zu hohen Leistungsf\u00e4higkeiten f\u00fchrt, allerdings hat sie im Vergleich zu anderen Batteriesystemen eine geringere Energiespeicherkapazit\u00e4t. Sie verf\u00fcgt \u00fcber eine lange Lebensdauer und die F\u00e4higkeit zur schnellen Aufladung, kann jedoch unter Spannungsdepression oder Memory-Effekt leiden. Das bedeutet, dass die maximale Ladespannung abnimmt und somit die Energiekapazit\u00e4t sinkt, wenn sie kontinuierlich nur teilweise entladen wird. Der gr\u00f6\u00dfte Nachteil ist der Cadmiumgehalt. Cadmium ist \u00e4u\u00dferst giftig, weshalb die Ni-Cd-Batterie keine Alternative f\u00fcr moderne Batteriesysteme darstellt. Heutzutage werden Nickel-Cadmium-Batterien in kleinen tragbaren Ger\u00e4ten wie Elektrowerkzeugen, Spielzeug, Notbeleuchtung, medizinischen Instrumenten oder industriellen tragbaren Produkten eingesetzt. Sie werden in kleinen Produkten verwendet, da ihre Kosten f\u00fcr Anwendungen mit geringer Leistung g\u00fcnstig sind, jedoch drei- bis viermal teurer als Blei-S\u00e4ure-Batterien mit derselben Kapazit\u00e4t.<\/p>\n

Chemie der Nickel-Cadmium-Batterie<\/h2>\n

Eine vollst\u00e4ndig geladene Ni-Cd-Zelle enth\u00e4lt:<\/p>\n

Kathode: eine positiv geladene Elektrodenplatte aus Nickel(III)-oxidhydroxid
\nAnode: eine negativ geladene Elektrodenplatte aus Cadmium
\nSeparator
\nElektrolyt: ein alkalischer Elektrolyt (Kaliumhydroxid).
\nNi-Cd-Batterien haben in der Regel ein Metallgeh\u00e4use mit einer Dichtungsplatte, die mit einem selbstabdichtenden Sicherheitsventil ausgestattet ist. Die positiven und negativen Elektrodenplatten, durch den Separator voneinander isoliert, sind innerhalb des Geh\u00e4uses in einer spiralf\u00f6rmigen Rolle angeordnet. Dieses Design wird als „Jelly-Roll“-Design bezeichnet und erm\u00f6glicht es einer Ni-Cd-Zelle, einen viel h\u00f6heren maximalen Strom als eine gleich gro\u00dfe alkalische Zelle zu liefern. Die positive Elektrode im entladenen Zustand besteht aus Nickelhydroxid, das zur Erf\u00fcllung der Batterieanforderungen dotiert und modifiziert wurde, sowie Graphit als leitf\u00e4higes Medium. Das Nickel wechselt w\u00e4hrend des Ladens und Entladens zwischen zwei Oxidationszust\u00e4nden; beim Laden wird das Nickelhydroxid in Nickeloxihydroxid (NiOOH) umgewandelt:<\/p>\n

2Ni(OH)2<\/sub> + 2OH–<\/sup> \u2192 2NiOOH + 2H2<\/sub>O + 2e–<\/sup><\/p>\n

Bei der Entladung laufen die Reaktionen an der Nickeloxid-Elektrode wie folgt ab:<\/p>\n

2NiOOH + 2H2<\/sub>O + 2e–<\/sup> \u2192 2Ni(OH)2<\/sub> + 2OH–<\/sup><\/p>\n

Die negative Elektrode besteht aus Cadmiumhydroxid, Cd(OH)2<\/sub>, das w\u00e4hrend des Ladens zu metallischem Cadmium reduziert wird. Der Vorgang kehrt sich w\u00e4hrend des Entladeprozesses um, wobei der Oxidationszustand von Cadmium von 0 auf 2+ wechselt und pro Cadmiumatom, das an der Reaktion teilnimmt, zwei Elektronen freigesetzt werden. Die Reaktion an der Anode w\u00e4hrend des Ladens:<\/p>\n

Cd(OH)2<\/sub> + 2e–<\/sup> \u2192 Cd + 2OH–<\/sup><\/p>\n

Die chemischen Reaktionen an der Cadmiumelektrode w\u00e4hrend der Entladung sind:<\/p>\n

Cd + 2OH–<\/sup> \u2192 Cd(OH)2<\/sub> + 2e–<\/sup><\/p>\n

Die Gesamtreaktion w\u00e4hrend der Entladung lautet:<\/p>\n

2NiOOH + Cd + 2H2<\/sub>O \u2192 2Ni(OH)2<\/sub> + Cd(OH)2<\/sub><\/p>\n

Cadmium ist an sich ein ziemlich gef\u00e4hrliches Metall, daher gibt es von Regierungen auf der ganzen Welt und der EU eine Reihe von Vorschriften und Richtlinien f\u00fcr den Umgang damit. Der Elektrolyt dient in Batterien als Ladungstr\u00e4ger f\u00fcr Ionen und besteht bei Ni-Cd-Batterien haupts\u00e4chlich aus konzentriertem Kaliumhydroxid, KOH, kann aber auch Zus\u00e4tze von Natriumhydroxid, NaOH, und Lithiumhydroxid, LiOH, enthalten.<\/p>\n

\"Nickel-cadmium<\/p>\n

\n Original Article<\/a>\n<\/div>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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