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Der Nickel-Cadmium Akku

Ein Nickel-Cadmium-Akku ist eine Sekundärzelle, ein wieder aufladbarer Speicher für elektrische Energie. Sekundärzellen können, anders als Primärzellen, in Reihen oder parallel zusammengeschaltet werden.
Wie bei jedem Akku wird auch hier die Spannung der Zelle durch das verwendete Material bestimmt. Die Reihenschaltung wird häufig angewendet, um die Spannung zu erhöhen. Nickel-Cadmium-Akkus unterscheidet man zwischen offenen und gasdichten Zellen. Die gasdichten Batterien sind häufig mit Standardbatterien baugleich und können ebenso wie diese als Primärzellen verwendet werden. Offener Akkus benutzt man für stationäre Anwendungen.

Geschichte des Nickel-Cadmium-Akkumulators
Der Nickel-Cadmium-Akkumulator wurde 1899 vom schwedischen Wissenschaftler Waldemar Jungner entwickelt. In diesem alkalischen System wird statt Eisen Kadmium verwendet. Während des Lade- und Entladevorgangs blieb der Elektrolyt im Nickel-Cadmium-Akku unverändert. Durch das neue Material war die Stromausbeute gegenüber den bis dahin üblichen Blei-Akkus um gut 7 % höher.
Bereits 1910 begann man in Schweden Nickel-Cadmium-Akkus industriell herzustellen. Bis heute findet man noch die sogenannten Taschenelektroden, welche die anfänglichen Akkus besaßen. 1930 kamen in Deutschland schließlich die Sinterelektroden auf. Bis in die 1990er Jahre waren Nickel-Cadmium-Akkus (NiCd-Akkumulatoren) die meistverwendeten, wieder aufladbaren Batterien weltweit, bis ihnen Metallhydrid- und Lithium-Systeme den Rang abliefen. Seit 2006 verbietet eine EU-Richtlinie die Herstellung von Batterien und Akkus mit mehr als 0,002 % Cadmiumanteil.

Eigenschaften des NiCd-Akkus
Bei Nickel-Cadmium-Akkus besteht eine Elektrode aus Kadmium, die andere aus Nickel. Die Nickelelektrode ist der positive Pol, wie Cadmiumelektrode der negative. Der Elektrolyt auf wässriger Basis ist Kalilauge, eine stark alkalische Lauge. Die meistverbreitete Form dieses Akkus sind Rundzellen, wie man sie von Standardbatterie kenn. Im Inneren liegen die Elektrode, durch einen hauchdünnen Abstandhalter voneinander getrennt, aufeinander und sind aufgewickelt. Diese Wickelkonstruktion wird in ein zylindrisches Metallgehäuse eingepasst, in das man den Elektrolyt eingefüllt. Anschließend wird der Akku dicht versiegelt. Die Lebensdauer eines solchen Akkumulators beträgt ca. 1000 Ladezyklen.
Speziell im Nickel-Cadmium-Akku bilden sich beim Aufladen Gase, weil die wässrigen Teile des Elektrolyts chemisch zersetzt werden. Es entstehen sowohl Sauerstoff wie auch Wasserstoff, die normalerweise jeweils von der Gegenelektrode absorbiert werden. Doch bei einer Überladung kommt es zu einem Druckanstieg in der Zelle, die zur Explosion führen kann. Die Überladung bewirkt die Erzeugung von Knallgas. Aus diesem Grund haben derartige Akkus ein Sicherheitsventil, das bei hohem Innendruck reagiert.

Nickel-Cadmium-Akkus entladen sich schnell selbst und haben schlechte Umwelteigenschaften. Sowohl Nickel als auch Cadmium sind Schwermetalle. Der direkte Kontakt mit diesen Stoffen kann zu Allergien führen. Cadmium steht außerdem in Verdacht, Krebs auszulösen. Ein anderer großer Nachteil ist der Memory-Effekt. Dadurch kann nur noch ein Teil der gesamten Stromkapazität entnommen werden. Durch eine vollständige Entladung (Tiefentladung) kann dieses "Gedächtnis" gelöscht werden.

Die richtige Aufladung
Ein leerer Akku ist nach ungefähr 12 Stunden vollständig aufgeladen. Lässt man ihn jedoch länger am Ladegerät, wird er überladen. Durch die Gasentwicklung im Innenraum können die Elektroden beschädigt werden. Einfache Ladegeräte ohne automatische Abschaltung sorgen schnell für die unerwünschte Überladung, sodass die NiCd-Akkus bereits nach 5-10 Aufladungen kaputt gehen.

Anwendungen
Für Geräte mit hoher Stromaufnahme (z. B. Fotoblitze, Akkuschrauber) waren Nickel-Cadmium-Akkus die Batterien erster Wahl. Durch den niedrigen Innenwiderstand können sie viel Strom liefern, ohne dass die Spannung darunter leidet.

Entsorgung
Da sowohl Nickel wie auch Cadmium sehr giftige Schwermetalle sind, dürfen diese Batterien nicht unkontrolliert entsorgt werden. Sie gehören in den Sondermüll und müssen recycelt werden. Alle Händler, die Akkus verkaufen, sind gesetzlich zur Rücknahme der verbrauchten Akkus verpflichtet.

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