ニッケル・カドミウム電池の特性
ニッケル・カドミウム電池（Ni-Cd電池）は、正極にニッケル酸化水酸化物 Ni(O)(OH)、負極に金属カドミウムを使用する二次電池の一種です。一般的な開放回路電圧は1.2V（例えばAAAやAA電池）であり、低内部インピーダンスにより高いパワー性能を持ちますが、他の電池システムに比べてエネルギー貯蔵容量は低いです。長いサイクル寿命と迅速な充電能力を備えていますが、連続して浅い放電を行うと電圧降下またはメモリー効果に悩まされ、最大充電電圧が減少しエネルギー容量が低下することがあります。放電時の全体的な反応は以下の通りです：
2NiOOH + Cd + 2H2O → 2Ni(OH)2 + Cd(OH)2
ニッケル・カドミウム電池の特徴
ニッケル（Ni）とカドミウム（Cd）の化学記号から派生したNi-Cdという略称を持つこの電池は、低内部インピーダンスにより高いパワー性能を持ちますが、他の電池システムに比べてエネルギー貯蔵容量は低いです。長いサイクル寿命と迅速な充電能力を持ちますが、連続して浅い放電を行うと電圧降下またはメモリー効果により最大充電電圧が減少し、結果としてエネルギー容量が低下します。最大の欠点はカドミウムの含有です。残念ながら、カドミウムは非常に有毒であるため、Ni-Cd電池は現代の電池システムの代替としては考えられません。現在、ニッケル・カドミウム電池の用途は、電動工具、おもちゃ、非常灯、医療機器、産業用携帯製品などの小型携帯機器に限られています。小型製品に使用されるのは、低出力用途でのコストが安価であるためですが、同容量の鉛蓄電池と比べて3〜4倍高価です。
ニッケル・カドミウム電池の特性
各電池の能力を比較し理解するために、各電池の特性が重要です。これらの特性は、特定の品質が必要な場合に電池が必要とされる際の参考となります。バッテリーは無限の目的でさまざまなデバイスで使用されています。
セル電圧
電気バッテリーの電圧は、電気化学反応における正極と負極の材料の電位差によって生じます。Ni-Cd電池の一般的な開放回路電圧は1.2Vです。
カットオフ電圧
カットオフ電圧は許容される最小電圧です。この電圧は一般に電池の「空」状態を定義します。NiMHまたはNiCd電池の容量をテストする際、カットオフ電圧は通常1.0V/セルが使用されますが、アルカリ電池の場合は0.9Vが通常使用されます。
容量
クーロメトリック容量は、電池が100%のSOCからカットオフ電圧まで特定の放電電流で放電されたときに利用可能な総アンペア時です。Ni-Cd AA電池は、公称電圧1.2ボルト、平均容量600-1000mAhを特徴とします。
バッテリーのCレート
Cレートは、バッテリーが最大容量に対してどれだけ早く放電または充電されるかを表すために使用されます。単位はh−1です。1Cレートは、放電電流が1時間でバッテリー全体を放電することを意味します。高速充電用に設計されたNiCd電池は、Cレートの数倍の電流で充電することができ、過度の熱発生なしに充電できます。
自己放電
バッテリーは、接続されて電流を供給していなくても、徐々に自己放電します。これは、負荷がかかっていない場合でもセル内で発生する非電流生成の「サイド」化学反応によるものです。Ni-Cd電池の自己放電率は、20°Cで約10%/月であり、高温では最大20%に上昇します。Ni-Cd電池を長期間保存する際は、定期的に使用することが推奨されます。
劣化
充電放電サイクルごとに充電式バッテリーの劣化が発生します。劣化は、通常、電解液が電極から離れたり、活性物質が電極から剥がれたりすることによって発生します。Ni-Cd電池は300回以上の放電/充電サイクルを提供することができます。
放電深度
放電深度は、バッテリーから引き出されたエネルギーの量を、全容量の割合として表します。たとえば、100Ahのバッテリーから40Ahが引き出された場合、放電深度は40%です。
次回の記事
