Nickel-Cadmium-Akkumulator Katharina Höwedes

Inhalt Allgemeines Aufbau im geladenen und entladenen Zustand a) Geladener Zustand b) Entladener Zustand Funktionsweise bei Stromentnahme Ruhespannung Memory-Effekt Anwendung a) Offene Zellen b) Gasdichte Zellen Entsorgung Quellen

Allgemeines wiederaufladbar Sekundärzelle

Geladener Zustand am Minuspol am Pluspol  fein verteilter Cadmium (Cadmiumpulver) am Pluspol  Nickel(III)-oxidhydroxid (NiO(OH)) Elektrolyt: 20%ige Kaliumhydroxid-Lösung Graphitpulver  bessere Leitfähigkeit

NiCd-Akkumulatoren enthalten im geladenen Zustand: positive Elektrode: Kathode, da freiwillig ablaUFENDE RKT: : NiOOH negative Elektrode: Cd Separator Elektrolyt (meist 20%ige KOH)

Entladevorgang (-)Anode: Cadmium wird zum Cadmiumhydroxid (Cd(OH)₂) oxidiert. Die Elektronen fließen zur (+)Kathode (+)Kathode: Nickel(III)-oxidhydroxid NiOOH wird zu Nickel(II)hydroxid Ni(OH)₂ reduziert

Reationen Anode: Kathode: Gesamtreaktion:

Entladener Zustand Bildung von Cadmium(II)-hydroxid und Nickel(II)-hydroxid  beide unlöslich

Ladevorgang Umgekehrter Ablauf der Reaktionen Cadmium-Elektrode Minuspol Kathode Reduktion Nickelelektrode Pluspol Anode Oxidation

Funktionsweise der Stromentnahme poröse Wand (Separator) zur Trennung der beiden Metallelektroden Anode  Elektronenüberschuss Kathode  Elektronenmangel Verbraucher zum Abbau der Spannung Vorgänge im Elektrolyt: Oxidation + Reduktion Ionenstrom  von der Kathode zur Anode

Ruhezustand Zellspannung: Spannung im Stromlosen Zustand = Ruhespannung  Begründung für die Ruhespannung: Die folgenden Redoxsysteme bilden die Halbzellen des Nickel-Cadmium-Akkumulators: Ni(OH)2/NiO(OH) E0(pH14) = + 0,49 V Cd/Cd(OH)2 E0(pH14) = - 0,81 V + 0,49 V – (- 0,81 V) = 1,3 V  Ruhespannung = 1,3 V.  Arbeitsspannung = 1,2 V.

Memory-Effekt Aufladungen des Akkus vor dem vollständigen Entladen Entstehung von Cadmiumkristallen an negativer Elektrode = zweite Entladestufe. Speicherung der 2ten Stufe als Entladestufe ("memory") Beim nächsten Entladevorgang Erinnerung an reduzierte Kapazität. Unvollständige Entladezyklen = Abnahme der Leistungsfähigkeit der Batterie/Akku  Wichtig: vollständiges Entladen

Anwendung a) Offene Zellen Unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV) (Notstromversorgung) Stromversorgungssysteme für Notbeleuchtung In Luftfahrzeugen als Starterbatterie und Notstromversorgung b) Gasdichte Zellen Spielzeug Fotoapparate Elektrische Werkzeuge Fernbedienungen

Entsorgung Kann nicht über den Hausmüll entsorgt werden!!!  Besondere Rücknahmesysteme NiCd-Akkus lassen sich wiederverwerten Cadmium kann durch Destillation zurückgewonnen werden

Quellen http://www.accu-ecke.de/lexikon/lexikon_nickel_cadmium_akku.html http://www.accu-ecke.de/lexikon/lexikon_ruhespannung.html http://de.wikipedia.org/wiki/Nickel-Cadmium-Akkumulator http://www.tecchannel.de/pc_mobile/notebook/402123/index2.html Dr. K.-H. Lautenschläger, W. Schröter, J. Teschner (2002). Tschenbuch der Chemie (19.,überarbeitete Auflage) DUDEN. (2005).Chemie Lehrbuch S II