احیای باتری نیکل کادمیوم

احیای باتری نیکل کادمیوم

1- مقدمه

باتری های قابل شارژ نیکل کادمیوم در صنایع نفت و گاز و پتروشیمی، ناوگان حمل و نقل راه آهن و مترو کاربرد فراوان دارند و نیازمند سرویس های دوره­ای منظم می­باشند. نگهداری و مراقبت از باتری های نیکل-کادمیوم و استفاده مطلوب تا مرز ۲۵ سال بستگی به عوامل متعددی از جمله: کیفیت ساخت باتری ، چگونگی شارژ و دشارژ و پارامترهای دیگری ، بویژه تعویض الکترولیت باتری دارد.  باتری های نیکل-کادمیوم با تعویض الکترولیت مربوطه و احیا باتری می توانند تا ۲۵ سال طول عمر داشته باشند،که دستیابی به این موضوع در گرو سرویس و نگهداری علمی و اصولی می باشد. لذا جهت بهره گیری حدود ۲۵ سال از باتری نیکل کادمیوم، بایستی هر 2.5 الی ۳ سال یکبار مقدار ماده کربنات پتاسیم تشکیل یافته در داخل باتری را اندازه گیری کرد تا در صورتی که غلظت آن از مرز بحرانی ۶۰ گرم در لیتر تجاوز کرده باشد، به شستشوی شیمیایی PLATE  و تعویض محلول الکترولیت باتری اقدام شود. از آنجا که غلظت ماده کربنات پتاسیم بعد از گذشت حدود ۳ سال به میزان قابل توجهی می رسد، اغلب سازندگان باتری­های نیکل کادمیوم توصیه کرده­اند که بهتر است پس از انقضای مدت فوق تعویض الکترولیت انجام شود.

شرکت اریسا در کنار تولید باتری سیلد-اسید، دارای امکانات ویژه و تجربه کافی جهت احیا باتری­های نیکل کادمیم می­باشد و از مدتی قبل احیای این نوع باتری ها را در دستور کار خود قرار داده است و هم اکنون قراردادی با راه­آهن و مترو جهت احیای باتری های آنها را در حال اجرا دارد. این شرکت آماده ارائه خدمات مختلف جهت احیا باتری های نیکل کادمیم به کارفرمایان محترم می­باشد.

شماره همراه 09128443219  بصورت 24*7 پاسخگوی سوالات شما عزیزان خواهد بود.

2- معرفی باتری نیکل کادمیوم

الکترودهای باتری نیکل کادمیوم ، نیکل  اکسید و کادمیوم فلزی است. از مزیت های مهم این نوع باتری ها، کارایی بهتر و عملکرد آن حتی در مواقع دشارژ بالا هستند. در این باتری ها، میزان و سرعت دشارژ بستگی به اندازه و سایز آن ها دارد.

باتری های نیکل کادمیوم نسبت به تغییر دما حساسیت کمتری از خود نشان می دهند. به ویژه در مواردی که باتری می بایست در دماهای پایین مورد استفاده قرار گیرد. بهترین گزینه استفاده از باتری های نیکل است. بازه دمایی مناسب برای عملکرد محلول باتری نیکل کادمیوم چیزی بین 60 تا 20- درجه سانتیگراد است. البته طول عمر متوسط آن نیز با افزایش دما کاهش می یابد.

2-1- ساختار باتری نیکل کادمیوم

قطب مثبت باتری های نیکل کادمیوم از هیدرات نیکل و قطب منفی آن از به طور عمده از کادمیوم اسفنجی تشکیل شده است. الکترولیت ها در دسته محلول­هایی قرار دارند که قلیایی بوده و بطور کامل در آب حل می شوند، محلول الکترولیت رسانای بسیار قوی برق می باشد.  در باتری­های نیکل کادمیوم، الکترولیت باتری، هیدروکسید پتاسیم در آب بوده و در سنجش با کل محلول الکترولیت، غلظت هیدروکسید پتاسیم بین ۲۰ تا ۳۵ درصد است. هیدروکسید نیکل به عنوان آند و کادمیوم به عنوان کاتد در این نوع باتری بوده و بار الکتریکی بین این دو تشکیل می شود.

 اجزای یک قطعه باتری مطابق شکل نشان داده در زیر عبارتند از:

1. رابط مجموعه صفحه اتصال : زبانه ها را به سرهای اتصال متصل می سازد. زبانه های صفحه و سرهای اتصال به این رابط نقطه جوش برجسته می شود.
2. دریچه های جدا سازنده : این دریچه پلیت ها را از هم جدا کرده و باعث ایزوله شدن پلیت با قاب دورشان می شود . همچنین اجازه می دهند که الکترولیت در بین صفحات گردش می یابد.
3. قاب دور ورقه ها (پلیت) : محفظه پلیت ها را عایق می کند و نقش جمع کننده جریان برق را دارد.
4. ورقه یا پلیت : محفظه های افقی به صورت لایه های فولادی دو سوراخی.
5. الکترولیت محلول قلیایی هیدرواکسید پتاسیم ( KOH ) که موجب خوردگی فولاد نمی شود.
6. زبانه صفحه : با نقطه جوش به زواره های ورقه ای جنبی و لبه بالایی صفحه جیبی نصب شده اند.
7. حفاظ محلول : پیشگیری کننده از تراوش الکترولیت و اتصالی کوتاه باتری هنگام دخول اجسام به آن.
8. محفظه باتری از جنس پلی پروپلین شفاف
9. کلاهک شعله گیر از جنسپلی پروپلین
10. سرپوش محل اتصال از جنس پلاستیک

3- احیا باتری های نیکل کادمیم غیر فعال

در اثر مرور زمان بعضی از باتری های نیکل کادمیم شروع به از دست دادن مقدار و یا همه ظرفیت خود می­کنند. در این حالت باتریهای مذکور به آسانی شارژ نمی­شوند و اگر شارژ هم شوند برای مدت طولانی قادر به نگهداری و ذخیره انرژی دریافت شده، نمی باشند. علل بوجود آمدن این خصوصیات در باتری­های مذکور، درست و به موقع شارژ نشدن آنها و نگه داشتن خانه های باتری­ در وضعیت دشارژ می باشد.

روش های مختلفی برای احیا باتری نیکل کادمیم وجود دارد، در ادامه اشاره ای به آن خواهیم کرد:

روش اول با استفاده از تحریک الکتریکی: 

روش های شارژ ویژه ای وجود دارد که با به کارگیری آن می­توان خانه­های غیر فعال را به حالت اولیه سیکل­های شارژ، دشارژ برگرداند. برای رفع این عیب باتری­ها را باید با نسبت c/2 یا بیشتر به طور کامل دشارژ نمود و هنگامی که کاملاً دشارژ شد با احتیاط زیاد و با حداکثر سرعت ممکن دوباره آنرا زیر شارژ قرار داد؛ باید دقت شود که باتری بیش از اندازه شارژ نگردد، عمل تخلیه و شارژ سریع مذکور برای 5 مرتبه یا بیشتر (تا حدی که باتری به حداکثر ظرفیتش برسد) می تواند ادامه داشته باشد. همچنین بعضی از خانه­های باتری ممکن است به دفعات بیشتری به عمل فوق نیاز داشته باشند تا به حالت اولیه خود برگردند. بنابراین عملیات را برای آن خانه بخصوص تا رسیدن به حد مطلوب باید ادامه داد ، چنانچه باتری با عملیات فوق جواب مساعد نداد و رفع نقص نشد ممکن است اشکالی به نام  ( Dendritic growth ) فرم درخت گونه کریستال ها و ذرات تشکیل دهنده مواد فعال که در این مبحث به طور خلاصه عبارت است از فرم گرفتن ذرات مواد فعال خانه­ها ( نیکل کادمیم ) به صورت درخت­های برگ سوزنی و باعث کم کردن سطوح  و کاهش فعل و انفعالات در باتری می گردد و تشخیص حالت مذکور از روی مقدار ولتاژ آن می باشد. بدین ترتیب که پس از شارژ ، ولتاژ هر خانه کمتر از 8/0 ولت و یا تقریبا صفر ولت می­باشد. چنانچه باتری معیوب را حتی به طور سریع شارژ نماییم ، ولتاژ خانه­های آن از یک ولت تجاوز نمی کند و در صورتی که اشکال گفته شده زیاد شدید نباشد ممکن است باتری در زیر دستگاه شارژ ، مقداری انرژی دریافت نماید ولی بلافاصله پس از یک یا دو روز خود به خود شارژ می گردد. تنها راه برطرف نمودن) Dendritic growth  تغییر فرم کریستالی ) بهره بردن از روشی به نام ( Zapping ) تخلیه فوق سریع که تا چندین برابر ظرفیت خانه­های باتری استفاده می گردد، هنگامی که باتری تحت عمل زاپینگ قرار می­گیرد جریان بیشتری در مدت بسیار کوتاه از آن عبور می کند. جریان عبور داده شده ممکن است بیش از نسبت 02(/0C/(  (ظرفیت باتری تقسیم بر دو صدم ) در مدت زمان کمتر از یک ثانیه باشد، عملیات زاپینگ یک روش خطرناک می باشد و هنگام انجام آن باید دقت زیادی از نظر ایمنی به عمل آورد، بخصوص پرسنل اجرا کننده باید از عینک و دستکش جهت محافظت از چشم ها و دست ها استفاده نمایند. چنانچه نشت جریان شارژ و دشارژ خیلی بالا باشد و برای مدت زیادی طول بکشد نتیجه آن خرابی صفحات خانه­ها و حتی ترکیدن باتری خواهد بود.

روش دوم، روش غیرالکتریکی:

روش قبل همیشه قابل اجرا نبوده و خطرات زیادی دارد. با استفاده از روشی که شرکت اریسا در بحث احیا باتری اجرا می کند در صد احیا باتری نسبت به سایر روشها به مراتب بالاتر بوده که در ادامه مراحل احیا ذکر شده است:

1. تعویض یا رسوب زدایی الکترودها:
2. شستشوی الکترودها: در این مرحله توسط آب مقطر عمل شستشو انجام شده و سپس مراحل بعدی اجرا می گردد.
3. پر کردن الکترولیت: در این مرحله، محفظه باتری توسط الکترولیت مخصوص تا محدوده سطح مجاز پر می شود.
4. شارژ باتری: در این مرحله، سلول یا باتری احیا شده زیر شارژ قرار گرفته و توسط شارژر مناسب و استاندارد شارژ می گردد.
5. تست باتری: در این مرحله با انجام تست های استاندارد، وضعیت سلامت باتری مورد بررسی قرار می گیرد.