Akkua käytetään sähkölaitteissa, kuten matkapuhelimissa, sähköautoissa, taskulampuissa jne., ulkoisten liitäntöjen kautta. Se koostuu sähkökemiallisesta kennosta. Kun akku syöttää sähkölaitteita, siinä on katodi ja anodi. Aiemmin termin akku tarkoitettiin koostuvan useista kennoista, mutta nykyään sitä kutsutaan yleensä yhdestä kennosta koostuvaksi. Ensisijaisia ja toisioakkuja on kahta tyyppiä. Ensisijaiset akut ovat kertakäyttöisiä, kun taas toissijaiset akut voidaan ladata uudelleen. Sekä NiMH- että NiCd-akut ovat ladattavia.
NiMH vs NiCd
Ero NiMH:n ja NiCd:n välillä on, että NiMH:ssa käytetty negatiivinen elektrodi on vetyä absorboiva metalliseos. NiCd:ssä käytetty negatiivinen elektrodi on kadmiumia. NiMH tarkoittaa nikkelimetallihydridiakkua ja NiCd nikkelikadmiumparistoa. NiMH:n purkautumisnopeus on suurempi. Vaikka NiCd:n purkautumisnopeus on pienempi. NiCd-akut ovat myrkyllisempiä kuin NiMH-akut. Se vapauttaa ympäristöön kemikaaleja, kuten lyijyä, elohopeaa ja kadmiumia.
NiMH- tai nikkelimetallihydridiakku on toissijainen akku, mikä tarkoittaa, että se voidaan ladata. NiMH:n kemiallinen reaktio positiivisessa elektrodissa on hyvin pitkälti sama kuin NiCD:ssä eli nikkelioksidihydroksidissa (NiOOH). NiMH:ssa käytetty negatiivinen elektrodi on vetyä absorboiva metalliseos. Sillä on suurempi kapasiteetti ja suurempi energiatiheys. Mutta se on vähemmän kuin litiumioniakut. NiMH kestää räjähdyksen ja vuotamisen, ja sitä käytetään samanmuotoisten ei-alkali- ja ei-ladattavien akkujen korvikkeena.
NiCd tarkoittaa nikkelikadmiumparistoa. Nikkeli-kadmiumparistosta käytetty lyhenne on johdettu sanoista nikkeli ja kadmium, joten siitä tulee NiCd. Se on ladattavissa paremmin käyttämällä kadmiumia negatiivisena elektrodina ja nikkelioksidihydroksidia positiivisena elektrodina.NiCd-akun purkaus on noin 1,2 volttia, ja se pienenee purkauksen lopussa. NiCd-akun tarjoama sähkömotorinen voima on 1,3 volttia. Tätä akkua on saatavana eri kokoisina ja kapasiteetiltaan suurista tuuletetuista kennoista hiili-sinkkikuivakennoihin.
NiMH:n ja NiCd:n vertailutaulukko
| Vertailuparametrit | NiMH | NiCd |
| Kapasiteetti | Korkea | Matala |
| Purkausnopeus | Korkeampi | Alempi |
| Kustannus | Kallis | Edullinen |
| Myrkyllisyys | Vähemmän | Lisää |
| Vaikutus | Ympäristöystävällinen | Ei ympäristöystävällinen |
| Lataus | Kestää ylipurkautumista ja ylilatausta. | Yksinkertaista ja nopeaa |
| Negatiivinen elektrodi | Vetyä imevä seos | Kadmium |
Mikä on NiMH?
NiMH-akut keksittiin vuonna 1967, jolloin Battelle-Geneven tutkimuskeskuksessa aloitettiin työ ja tutkimus. NiMH-akut perustuivat NiOOH-elektrodien ja Ti2Ni+TiNi+x-seosten sintraukseen. Kaksi yritystä Volkswagen AG ja Daimler-Benz tukivat NiMH-akkujen kehittämistä sellaisina kuin me sen nyt tunnemme. Tarvittavan ja spesifisen energian kehittämisen jälkeen patentit haettiin useisiin Euroopan maihin, mukaan lukien Sveitsi, Japani ja Yhdysvallat. Patentti siirrettiin sitten Daimler-Benzille.
NiMH-akut tulivat tunnetuiksi, ja kiinnostus sitä kohtaan heräsi 1970-luvulla, kun sitä käytettiin satelliiteissa. Useat yritykset, kuten Philips, CNRS, Ovonic Battery Co., yrittivät tehdä NiMH-akuista kevyen, jotta se voisi varastoida vetyä, ja improvisoivat myös Ti-Ni-seosten koostumusta. Vuonna 2008 valmistettiin yli 2 miljoonaa NiMH-akuista koostuvaa autoa. NiMH-akut ovat kaksinapaisia, mikä tarkoittaa, että se välttää oikosulkuja ja sillä on joitain etuja, kuten vedyn varastointi sähköajoneuvoissa.
NiMH-akut voidaan ladata nopeasti, mutta latauksen aikana ne tulee ladata älykkäällä akkulaturilla ylilatauksen välttämiseksi. NiMH-akku koostuu turvallisuudesta, jota kutsutaan nollattavaksi sulakkeeksi, joka estää virran tai lämpötilan olevan liian korkea. NiMh:ta pidetään parempana kuin muita akkutyyppejä. Sitä käytetään paljon kuluttavissa laitteissa ja digitaalikameroissa. Se on edullinen, koska sen kyky ottaa suurta virtaa ja pieni sisäinen vastus. NiMH-akut syrjäyttivät NiCd-akut nimellislatauskapasiteetin, monilla laitteilla toimimisen jne. vuoksi. Litiumioniakkuja pidetään NiMH-akkuja parempina. Sitä käytetään hybridi- ja sähköajoneuvoissa, mutta nyt se on korvattu Li-on-akuilla.
Mikä on NiCd?
NiCd-akut keksi Waldemar Jungner vuonna 1899 Ruotsissa. Kun NiCd-akut valmistettiin, sen kilpailijana olivat lyijyakut. Kaikilla tavoilla Nicd-akut olivat parempia kuin se, kuten korkeampi energiatiheys jne. Jungner korvasi kadmiumin raudan tilalle. Hänen työtään ei tunnettu Yhdysvalloissa. Valmistettuaan tulvimaisen mallin Ruotsissa ja käyttämällä aktiivisia materiaaleja. Vuonna 1946 NiCd-akkujen tuotanto aloitettiin ensimmäisen kerran Yhdysvalloissa. Akkuja kutsuttiin taskutyyppisiksi nikkelipinnoitettujen terästaskujen takia.
1900-luvun puolivälissä sintratusta Ni-Cd-akusta tuli erittäin suosittu sen suuremman materiaalipinta-alan, pienemmän sisäisen vastuksen ja erittäin huokoisten levyjen vuoksi. NiCd-akkujen purkausnopeus riippuu eri koosta, kuten D-koon akussa purkausnopeus on 3,5 ampeeria ja AA-akuissa 1,8 ampeeria. NiCd-akkujen kennopotentiaali on hyvin nimellinen, eli 1,2 volttia. NiCd-akun latausnopeus on hyvin yksinkertainen ja nopea, ja sitä voidaan ladata eri nopeuksilla kennosta riippuen.
Pikalatauksen takia akkujen lämpötila voi nousta, mikä voi vahingoittaa kennoja. On olemassa ylilatauksen vaara ja akun käyttöikä lyhenee. Turvallinen lämpötila-alue käyttää NiCd-akkua on -20°C ja 45°C välillä. Kun Ni-Cd-akut eivät ole käytössä, ne purkautuvat itsestään, mikä on yksi sen haitoista. Märkäkenno- tai Vented Cell Ni-cd -akut keksittiin myös vuonna 1899. Sitä käytetään suuremmille kapasiteeteille, koska sen purkausnopeus on suurempi. Siinä on laajat sovellukset, kuten varavirtaa televiestintään, lentoliikenteessä, joukkoliikenteessä ja rautateissä, moottorin käynnistys varaturbiinien jne.
Tärkeimmät erot NiMH:n ja NiCd:n välillä
Johtopäätös
Sekä NiMH- että NiCd-akut ovat ladattavia. NiCd-akut keksittiin aikaisemmin kuin NiMH-akut. NiMH on parempi versio akuista kuin NiCd. NiMH-akuista tuli erittäin suosittu 2000-luvulla, niin että ne muodostavat kerralla kolme prosenttia maailmanlaajuisista akuista. Ni-Cd-akut olivat suosittuja 1900-luvun puolivälissä. NiCd-akut ovat halvempia kuin NiMH-akut ja toimivat alhaisissa lämpötiloissa. Se voi kestää suuren määrän latausta, on helppo säilyttää ja lähettää. Vaikka NiMh:lla on korkea kapasiteetti kuin muilla ladattavilla akuilla. Se on rakenteeltaan erittäin kevyt ja ympäristöystävällinen.
