Baterai nikel-kadmium merupakan sumber tegangan DC. Karena sifat dan kelebihannya, ia mengambil alih asam timbal baterai berbasis dan semakin populer belakangan ini. Ini kecil, kompak, mudah dibawa dari satu tempat ke tempat lain. Penggunaan umum baterai ini adalah mainan, kalkulator, kecil Motor DC , dll. Prinsip bijaknya sama dengan baterai berbasis aki timbal. Suatu logam digulung dengan lapisan cadmium dan separator dan disimpan dalam redoks sehingga reaksi kimianya menghasilkan tegangan DC. Baterai telah menjadi populer sejak lama, dan dalam upaya meningkatkan efisiensi baterai, semakin banyak elemen kimia yang digunakan. Ini membuat konstruksinya kompak.
Apa itu Baterai Nikel-Kadmium?
Ini adalah perangkat yang menghasilkan tegangan DC berdasarkan reaksi kimia antara zat yang terlibat. Dalam baterai nikel-kadmium, bahan redoks digunakan sebagai basis, dan di sekitarnya, lapisan nikel dan pemisah digunakan. Tegangan sel nikel-cadmium sekitar 1.2 V.Ketika dihubungkan secara seri umumnya 3 sampai 4 sel dikemas bersama untuk mendapatkan keluaran sebesar 3,6 sampai 4,8 V
Desain Baterai Nikel-Kadmium
Teori Baterai Nikel-Kadmium
Prinsip pengoperasian baterai nikel-kadmium sama dengan baterai lainnya. Untuk meningkatkan efisiensi, nikel dan kadmium digunakan. Baterai merupakan sumber tegangan DC, oleh karena itu harus terdiri dari dua titik potensial yaitu positif dan negatif atau disebut juga anoda dan katoda. Dalam baterai nikel-kadmium, pertama, lapisan oksida nikel NiO2 disimpan di sekitar redoks.
Lapisan oksida nikel ini bertindak sebagai lapisan katoda. Di atas lapisan oksida nikel, ada lapisan KaOH yang bertindak sebagai pemisah. Perlu diperhatikan bahwa lapisan pemisah ini harus direndam dalam air atau lembab. Tujuannya adalah untuk menyediakan ion negatif OH yang diperlukan, untuk reaksi kimia. Di atas lapisan pemisah ditempatkan kadmium. Lapisan cadmium bertindak sebagai anoda untuk baterai nikel-kadmium. Itu diagram baterai nikel-kadmium ditampilkan di bawah.
Diagram Baterai Nikel-Kadmium
Seperti yang ditunjukkan pada diagram, nikel bertindak sebagai elektroda positif pengumpul dan lapisan kadmium bertindak sebagai pengumpul lapisan negatif. Lapisan pemisah antara dua lapisan tersebut terdiri dari KOH atau NaOH. Tujuannya adalah untuk menyediakan ion OH. Selain itu, ini juga terdiri dari katup pengaman, pelat penyegel, cincin isolasi, paking isolasi, dan selubung luar.
Tujuan dari ring isolator adalah untuk memberikan isolasi antara kedua lapisan tersebut. Gasket insulator adalah tempat di mana cincin isolasi disimpan di dekatnya. Lapisan pemisah terhubung ke cincin ini. Casing luar berfungsi untuk memberikan perlindungan pada lapisan dalam dari faktor eksternal seperti kerusakan dan kesalahan penanganan baterai. Perlu dicatat bahwa, karena reaksi kimia yang terjadi di dalam adonan, selalu berbahaya untuk bekerja dengan baterai.
Kasing baterai tidak pernah dibuka, karena semua lapisannya terbuka dan dapat membahayakan orang yang menggunakannya. Demikian pula, saat tidak digunakan, disarankan untuk mengeluarkan baterai dari perangkat.
Persamaan Baterai Nikel Kadmium
Persamaan kimia yang mewakili reaksi kimia dapat diberikan sebagai
Persamaan pertama merupakan reaksi antara lapisan katoda nikel dan separator. Ini memberikan keluaran ion Nikel oksida OH. Kebutuhan lapisan pemisah seperti yang telah disebutkan sebelumnya adalah untuk menyediakan ion OH yang dibutuhkan untuk reaksi kimia. Untuk pemberian H20, lapisan separator direndam dengan air untuk reaksi awal. Kemudian H2O diperoleh sebagai salah satu produk sampingan.
Pada sisi anoda, lapisan kadmium juga digabungkan dengan ion OH yang didapat dari lapisan pemisah. Ini menghasilkan kadmium oksida dan elektron. Dapat dicatat bahwa elektron dalam kedua persamaan dibatalkan. Juga, ion OH dibatalkan. Persamaan reminder diberikan oleh persamaan ketiga, di mana nikel digabungkan dengan kadmium dan air. Ini menghasilkan oksida nikel dan oksida kadmium.
Kisaran Suhu Baterai Nikel-Kadmium
Kisaran suhu untuk baterai nikel adalah 0 hingga 45 derajat celcius selama pengisian dan -20 hingga 65 derajat celcius selama pemakaian. Di luar kisaran suhu ini, baterai gagal beroperasi dan bahkan ada kemungkinan ledakan.
Toksisitas Baterai Nikel-Kadmium
Baterai nikel-kadmium sangat beracun bagi tubuh manusia. Kadmium adalah logam berat yang memiliki beberapa risiko bagi tubuh manusia. Kadmium bahkan memiliki efek fisiologis pada sistem. Kehadiran rata-rata kadmium dalam tubuh manusia adalah sekitar 1 mikrogram per liter. Ini memiliki efek langsung pada sistem pencernaan. Demikian pula nikel juga beracun bagi sistem pernafasan manusia.
Tegangan baterai nikel-kadmium
Secara umum, setiap voltase untuk baterai Nickel-cadmium kira-kira 1,2 V. Jumlah sel yang dihubungkan secara seri atau paralel untuk mendapatkan voltase yang dibutuhkan. Selain tegangan, energi spesifiknya sekitar 50-60 Wh per Kg. Ini cukup tinggi dari nikel-besi, tetapi relatif lebih rendah dari baterai nikel-seng dan nikel-logam hidrida.
Daya spesifiknya adalah 200 W per kg. Ini cukup tinggi dari nikel-besi tetapi relatif lebih rendah dari baterai nikel-seng dan nikel-logam hidrida. Untuk baterai nikel-metal sekitar 170-1000. Untuk baterai nikel-besi sekitar 100. Efisiensi energinya sekitar 70-75%. Ini cukup tinggi dari nikel-besi tetapi relatif lebih rendah dari baterai nikel-seng dan nikel-logam hidrida. Untuk baterai nikel-metal sekitar 70-80%. Untuk baterai nikel-besi sekitar 60-70%.
Konstruksi Baterai Nikel-Kadmium
Secara konstruksi, baterai nikel-kadmium sama dengan baterai berbasis asam timbal. Ini terdiri dari tiga lapisan dasar. Yang pertama adalah lapisan nikel, kemudian lapisan pemisah, dan lapisan kadmium. Nikel bertindak sebagai pengumpul elektroda positif dan lapisan kadmium bertindak sebagai pengumpul lapisan negatif.
Lapisan pemisah antara dua lapisan tersebut terdiri dari KOH atau NaOH. Tujuannya adalah untuk menyediakan ion OH. Selain itu, ini juga terdiri dari katup pengaman, pelat penyegel, cincin isolasi, paking isolasi, dan selubung luar. Tujuan dari ring isolator adalah untuk memberikan isolasi antara kedua lapisan tersebut. Gasket insulator adalah tempat di mana cincin isolasi disimpan di dekatnya. Lapisan pemisah terhubung ke cincin ini.
Casing luar berfungsi untuk memberikan perlindungan pada lapisan dalam dari faktor eksternal seperti kerusakan dan kesalahan penanganan baterai. Perlu dicatat bahwa, karena reaksi kimia yang terjadi di dalam adonan, selalu berbahaya untuk bekerja dengan baterai. Lapisan bersama dengan lapisan pemisah membentuk reaksi kimia yang dibutuhkan dan membentuk beda potensial.
Baterai Nikel Kadmium Bekerja
Kerja baterai nikel-kadmium didasarkan pada reaksi kimia yang terjadi antar lapisan. Baterai yang merupakan sumber tegangan DC terdiri dari dua buah port yaitu anoda dan katoda. Saat membuat baterai, pertama-tama lapisan kadmium disimpan di redoks. Lapisan kadmium bertindak sebagai terminal katoda. Kadmium merupakan salah satu material yang berat dan memiliki sifat konduksi yang baik. Di atas lapisan kadmium, lapisan pemisah disimpan.
Tujuan dari lapisan pemisah adalah untuk menyediakan ion OH yang dibutuhkan untuk reaksi kimia . Ion OH diperlukan untuk reaksi antara nikel lapisan katoda dan pemisah. Ini memberikan keluaran ion Nikel oksida OH. Kebutuhan lapisan pemisah seperti yang telah disebutkan sebelumnya adalah untuk menyediakan ion OH yang dibutuhkan untuk reaksi kimia. Untuk pemberian H20, lapisan pemisah direndam dengan air untuk reaksi awal.
Kemudian H2O diperoleh sebagai salah satu produk sampingan. Pada sisi anoda, lapisan kadmium juga digabungkan dengan ion OH yang didapat dari lapisan pemisah. Ini menghasilkan kadmium oksida dan elektron. Dapat dicatat bahwa elektron dalam kedua persamaan dibatalkan. Juga, ion OH dibatalkan. Persamaan reminder diberikan oleh persamaan ketiga, di mana nikel digabungkan dengan kadmium dan air. Ini menghasilkan oksida nikel dan oksida kadmium. Reaksi kimia diikuti oleh aliran elektron yang menyebabkan beda potensial di dua terminal.
Jenis Baterai Nikel Kadmium
Klasifikasi baterai nikel-kadmium hanya dilakukan berdasarkan ukuran dan voltase yang tersedia. Berdasarkan ukurannya, ini mungkin berukuran AAA, AA, A, Cs, C, D, atau F. Semua ukuran ini hadir dengan spesifikasi tegangan keluaran yang berbeda. Beberapa di antaranya berbentuk pipa silinder dan beberapa di antaranya dalam casing luar berbentuk kotak persegi panjang.
Keuntungan dan kerugian
Kelebihan Baterai Nikel Kadmium adalah
- Menghasilkan keluaran arus tinggi
- Ini mentolerir pengisian yang berlebihan
- Ini tahan hingga 500 siklus pengisian daya
Kerugian dari Baterai Nikel Kadmium adalah
- Kadmium bukanlah bahan yang ramah lingkungan
- Toleransi yang lebih rendah terhadap suhu dibandingkan dengan baterai lain.
Aplikasi Baterai Nikel Kadmium
Ini memiliki berbagai aplikasi seperti mainan, motor DC kecil, kalkulator, kipas angin, komputer, dll.
Karenanya kami telah melihat aplikasi, cara kerja, dan detailnya baterai nikel-kadmium . Harus dilihat bahan lain apa yang dapat dikombinasikan dengan nikel karena kadmium memiliki efek berbahaya.
