Was ist eine Nickel-Cadmium-Batterie?
Definition
Eine Nickel-Cadmium-Batterie, oft abgekürzt als NiCd- oder NiCad-Batterie, ist eine Art wiederaufladbarer Akkumulator, der Nickeloxidhydroxid und Cadmium als Elektroden verwendet. Diese Batterien sind bekannt für ihre Fähigkeit, eine stabile Ausgangsspannung während der Entladung zu liefern, was sie für eine Vielzahl von Anwendungen geeignet macht.
NiCd-Akkus gehören zur Gruppe der Sekundärbatterien, die nach der Entladung durch Aufladen wieder in den ursprünglichen Zustand versetzt werden können.
Welche Arten von NiCd-Batterien gibt es?
Es gibt zwei grundlegende Bauarten von NiCd-Batterien:
- Offene Zellen: Diese werden hauptsächlich für stationäre Anwendungen wie Notstromversorgung und Notbeleuchtung eingesetzt.
- Gasdichte Zellen: Sie sind baugleich mit handelsüblichen Batterien und finden Verwendung in tragbaren Geräten wie Werkzeugen, Spielzeug und Elektronik.
Wie funktioniert eine Nickel-Cadmium-Batterie?
Nickel-Cadmium-Batterien funktionieren durch den Austausch von Elektronen zwischen einer positiven Elektrode (Kathode) aus Nickeloxidhydroxid und einer negativen Elektrode (Anode) aus Cadmium. Während des Ladevorgangs werden Elektronen von der Kathode zur Anode bewegt, und beim Entladen fließen sie zurück zur Kathode. Diese Bewegung erzeugt einen elektrischen Strom, der genutzt werden kann.
Die chemische Reaktion lässt sich wie folgt zusammenfassen:
Entladung: 2 NiO(OH) + Cd + 2H2O → 2Ni(OH)2 + Cd(OH)2
Ladung: 2 Ni(OH)2 + Cd(OH)2 → 2NiO(OH) + Cd + 2H2O
Welche Vorteile bietet eine Nickel-Cadmium-Batterie?
- Niedriger Innenwiderstand, daher hohe Strombelastbarkeit und schnelle Ladefähigkeit
- Geringe Spannungsänderung während der Entladung, ideal für Gleichstromversorgung
- Hohe Zyklenfestigkeit mit über 500 Lade-/Entladezyklen
- Gute Leistung bei niedrigen Temperaturen bis -20°C
- Robuste und langlebige Bauweise durch Metallgehäuse
Welche Nachteile hat eine Nickel-Cadmium-Batterie?
- Enthält giftiges Cadmium, das umwelt- und gesundheitsschädlich ist
- Niedriger Energiedichte im Vergleich zu moderneren Akkutechnologien
- Anfälligkeit für den Memory-Effekt, der die Kapazität reduziert
- Hohe Selbstentladung
- Wartungsaufwand durch regelmäßige vollständige Ent- und Aufladung
Wo werden Nickel-Cadmium-Batterien eingesetzt?
Nickel-Cadmium-Batterien finden Anwendung in einer Vielzahl von Geräten, darunter tragbare Werkzeuge, Notbeleuchtungssysteme, medizinische Geräte und in einigen Fällen auch in der Elektromobilität.
Aufgrund ihrer robusten Bauweise und Temperaturbeständigkeit fanden sie auch Verwendung in Industrieanwendungen und Notstromversorgungen. Ihre Fähigkeit, hohe Ströme zu liefern und ihre gute Leistung bei niedrigen Temperaturen machen sie besonders nützlich für Anwendungen, die eine zuverlässige Energiequelle erfordern.
Wann sollten Nickel-Cadmium-Batterien vermieden werden?
Aufgrund des enthaltenen Cadmiums, einem giftigen Schwermetall, sollten Nickel-Cadmium-Batterien in Anwendungen vermieden werden, bei denen eine umweltfreundlichere Alternative zur Verfügung steht. Cadmium ist umweltschädlich und gesundheitsgefährdend, was die Entsorgung und das Recycling dieser Batterien kompliziert macht.
Welche Umweltauswirkungen haben Nickel-Cadmium-Batterien?
Nickel-Cadmium-Batterien haben signifikante Umweltauswirkungen, hauptsächlich durch das Cadmium, das bei unsachgemäßer Entsorgung in die Umwelt gelangen und dort langfristige Schäden verursachen kann. Die Produktion und Entsorgung dieser Batterien muss streng kontrolliert werden, um Umweltschäden zu minimieren.
Was ist der Unterschied zwischen Nickel-Cadmium-Batterien und anderen Batterietypen?
Der Hauptunterschied zwischen Nickel-Cadmium-Batterien und anderen Typen wie Lithium-Ionen oder Nickel-Metallhydrid liegt in der chemischen Zusammensetzung und den Umweltauswirkungen. Nickel-Cadmium-Batterien haben eine geringere Energiedichte als Lithium-Ionen-Batterien, sind aber robuster und zyklenfester als Nickel-Metallhydrid-Batterien. Der signifikante Nachteil ist der hohe Cadmiumgehalt, der sowohl gesundheits- als auch umweltschädlich ist.
Wann wurde die NiCd-Batterie erfunden?
Die Nickel-Cadmium-Batterie wurde 1899 vom schwedischen Wissenschaftler Waldemar Jungner entwickelt. Ab 1910 begann die industrielle Fertigung in Schweden, zunächst mit Taschenelektroden. In den 1930er Jahren wurden in Deutschland Sinterelektroden entwickelt, und ab den 1950er Jahren waren serienreife gasdichte Zellen verfügbar.