Características das Baterias de Níquel-Cádmio
As baterias de níquel-cádmio (Ni-Cd) são um tipo de bateria secundária que utilizam hidróxido de óxido de níquel Ni(O)(OH) como cátodo e cádmio metálico como ânodo. Essas baterias, como as dos tipos AAA e AA, apresentam uma tensão de circuito aberto comum de 1,2V.
Baixa Impedância Interna e Capacidades
Uma característica marcante das baterias Ni-Cd é a sua baixa impedância interna, que resulta em altas capacidades de potência. No entanto, comparativamente a outros sistemas de baterias, elas possuem menor capacidade de armazenamento de energia.
Vida Útil e Recarga Rápida
Estas baterias são conhecidas por sua longa vida útil e capacidade de recarga rápida. Contudo, podem sofrer de depressão de tensão ou efeito de memória, o que significa que a tensão máxima de carga diminui e, consequentemente, a capacidade energética se forem descarregadas de maneira superficial e contínua.
Reação Química Durante a Descarga
A reação química que ocorre durante a descarga da bateria Ni-Cd é: 2NiOOH + Cd + 2H2O → 2Ni(OH)2 + Cd(OH)2.
Desvantagens e Toxicidade
Um grande inconveniente das baterias de níquel-cádmio é a presença de cádmio em sua composição, um elemento extremamente tóxico. Por essa razão, elas não são consideradas uma alternativa moderna para sistemas de baterias.
Aplicações Atuais
Atualmente, as aplicações dessas baterias estão limitadas a dispositivos portáteis de pequeno porte, como ferramentas elétricas, brinquedos, iluminação de emergência, instrumentação médica ou produtos portáteis industriais. Seu custo é baixo para aplicações de baixa potência, mas pode ser três a quatro vezes mais caro que as baterias de chumbo-ácido com a mesma capacidade.
Parâmetros Importantes das Baterias
Para comparar e compreender a capacidade de cada bateria, alguns parâmetros importantes são característicos de cada tipo. Estes parâmetros são referências ao se necessitar de uma bateria com qualidades específicas, pois são usadas em todos os tipos de dispositivos e para infinitos propósitos.
Tensão da Célula
A tensão das baterias elétricas é criada pela diferença de potencial dos materiais que compõem os eletrodos positivo e negativo na reação eletroquímica. A tensão de circuito aberto comum para baterias Ni-Cd é de 1,2V.
Tensão de Corte
A tensão de corte é a tensão mínima permitida. Geralmente, define-se o estado “vazio” da bateria por essa tensão. Ao testar a capacidade de baterias NiMH ou NiCd, normalmente utiliza-se uma tensão de corte de 1,0 V por célula, enquanto para as células alcalinas, usa-se 0,9 V.
Capacidade
A capacidade coulométrica é o total de Ampères-hora disponíveis quando a bateria é descarregada a uma certa corrente de descarga de 100% SOC até a tensão de corte. Baterias Ni-Cd AA têm uma tensão nominal de 1,2 volts e uma capacidade média de 600-1000 mAh.
Taxa de C
A taxa de C é usada para expressar a rapidez com que uma bateria é descarregada ou carregada em relação à sua capacidade máxima. Ela tem unidades de h−1. Uma taxa de 1C significa que a corrente de descarga esgotará a bateria inteira em 1 hora. Baterias NiCd projetadas para carregamento rápido podem ser carregadas com correntes várias vezes superiores à taxa de C sem gerar um acúmulo excessivo de calor.
Auto-descarga
As baterias se auto-descarregam gradualmente mesmo quando não conectadas e sem fornecer corrente. Isso ocorre devido a reações químicas “laterais” que ocorrem dentro da célula mesmo sem aplicação de carga. A taxa de auto-descarga de uma bateria Ni-Cd é de cerca de 10% ao mês a 20 °C, aumentando para até 20% em temperaturas mais altas. Recomenda-se não armazenar baterias Ni-Cd por um tempo prolongado sem usá-las ocasionalmente.
Degradação
Cada ciclo de carga-descarga causa alguma degradação nas baterias recarregáveis. A degradação geralmente ocorre porque o eletrólito migra para longe dos eletrodos ou porque o material ativo se descola dos eletrodos. Baterias Ni-Cd podem fornecer de 300 a mais de 500 ciclos de descarga/recarga.
Profundidade de Descarga
A profundidade de descarga é uma medida de quanta energia foi retirada de uma bateria e é expressa como uma porcentagem da capacidade total. Por exemplo, de uma bateria de 100 Ah da qual 40 Ah foram retirados, tem-se uma profundidade de descarga de 40%.
