Nicd akku aurinkokäyttöön

Nikkelikadmiumakku keksittiin alun perin jo vuonna 1899. Waldemar Jungner ja Thomas Alva Edison saivat patentit lipeäakulle lähes samanaikaisesti. Molemmilla oli useita patentteja lipeä-akkuihin: Jungnerilla NiCd-akuille: Swed. Pat. No. 8,558 (1897), 10,177 (1899), 11,132 (1899), 11,487 (1899) ja 15,567 (1901, Huom: FeOH) sekä Ger.Pat 110,210 (1899). Edisonilla NiFe-akuille: Ger.Pat 157,290 (1901, U.S. Pat. No. 678,722 (1901), 692,507 (1902). Avoin NiCd-akku on ollut teollisuuskäytössä keksimisestään lähtien[3]. Suljettu NiCd-akku patentoitiin jo 1930-luvulla (Dassler ym., Ger.Pat. 674,829, 1933). Kuluttajamarkkinoille se tuli vasta 1950-luvulla, kun oivallettiin negatiivisen massan ylimitoituksen vaikutus vedyn kehityksen vähentämiseksi[4]. NiCd-akku on vanhimpia markkinoilla edelleen olevia akkutyyppejä.

NiCd-akun positiivinen elektrodi on valmistettu nikkelihydroksidista ja negatiivinen kadmiumista. Nikkelihydroksidin valmistuksessa käytetään jauhemetallurgista 255-tyyppistä nikkelijauhetta.[5]lähde tarkemmin? Elektrolyyttinä on kaliumhydroksidiliuos. Vaikka uusia akkutekniikoita on viime aikoina kehitetty, ovat myös NiCd-akkujen ominaisuudet kehittyneet. Kapasiteetti on kasvanut ja muisti-ilmiötäkin on saatu vähennettyä.

Syksystä 2009 alkaen EU:n alueella direktiivin 2006/66/EY mukaan NiCd-akkuja ei ole saanut käyttää kuluttajatuotteissa. Käyttö on sallittua vain erikseen ilmoitetuissa käyttötarkoituksissa, koska kadmium (Cd) on ympäristölle ja ihmisille erittäin vaarallinen myrkky.[6]
Ominaisuudet

NiCd-akun kestoikä on suuri oikein käytettynä. NiCd-akun virranantokyky on suuri: akkua voidaan kuormittaa yli 10 C:n virralla (eli esimerkiksi 1,2 Ah:n akkua 12 A:n virralla), ja hetkellisesti akku kykenee antamaan vielä huomattavan paljon suurempiakin virtapulsseja, koska sen sisäinen resistanssi on matala. Tämän vuoksi NiCd-akkuja käytetään paljon virtaa tarvitsevissa työkaluissa, esimerkiksi porakoneissa. Käyttölämpötila-alue on laaja, ja akku antaa virtaa hyvin pakkasellakin, koska elektrolyytti toimii vain virrankuljettimena eikä osallistu reaktioon. Suljettuja NiCd-kennoja valmistetaan erilaisilla tekniikoilla ja ominaisuuksilla monenlaisiin käyttötarkoituksiin. Esimerkkinä voidaan mainita nappikennot, jotka valmistetaan massatekniikalla, ja sylinterimäiset kennot, jotka valmistetaan sintraustekniikalla. Sylinterimäisiä kennoja valmistetaan myös suuremmille käyttölämpötiloille ( 70 °C). NiCd-akku kestää muita akkutyyppejä paremmin väärinkäyttöä, esimerkiksi ylilatausta ja syväpurkausta. Se ei ole arka syväpurkauksille eikä vahingoitu, vaikka sitä pidetään varaamattomana pitkäänkin.
Lataus ja käyttö

NiCd-akkujen itsepurkaus on suhteellisen suuri, eikä niissä siksi ole uutena täyttä kapasiteettia. Ensimmäisellä kerralla akkua pitää ladata pitkään (yleensä 24 tuntia). Täysi kapasiteetti saavutetaan vasta 2–3 lataus- ja purkauskerran jälkeen. Kapasiteetti vähenee käytön ja latauskertojen myötä, mutta NiCd-akku kestää noin 800–1000 varaus-purkausjaksoa.

NiCd-akku kestää pikalatausta (n. 1 h) mikäli lämpötila on 5–45 °C. Akku ottaa latausta vastaan alhaisemmissakin lämpötiloissa, mutta kehittää kaasuja, jotka nostavat painetta kennojen sisällä. Tämän vuoksi kylmässä olisi käytettävä hidaslatausta sopivan latausajan ollessa 10 tunnin luokkaa. Kuumemmassa kuin 45 °C akku ei ota vastaan latausta täyden kapasiteetin edestä, vaan esimerkiksi 60 °C:ssa saavutettava varaustaso on enää 50 % nimellisestä kapasiteetista. Myös akun lataaminen kuumemmaksi kuin 45 °C lyhentää akun ikää.

Kun NiCd-akun napajännite latauksessa kääntyy laskuun, voidaan akun katsoa olevan täyteen varattu. Tällöin sen lämpötila on alkanut nousta, mikä aiheuttaa akun sähkömotorisen voiman alenemisen. Hyvälaatuinen latauslaite tunnistaa nämä ilmiöt ja lopettaa pikalatauksen siirtyen hitaaseen ylläpitolataukseen. Vaikka NiCd-akku kestääkin ylilatausta, sitä ei kannata pitää pitkiä aikoja ylläpitovarauksessa, vaan akku tulisi mieluummin ottaa käyttöön.

NiCd-akun yksi huono puoli on muisti-ilmiö: mikäli akkua puretaan jatkuvasti samanmääräisesti eikä pureta välillä tyhjäksi, sen sähkönvarauskyky eli kapasiteetti alenee käytettyyn purkausmäärään. Muisti-ilmiö esiintyy vain sintratuissa NiCd-akuissa. Muisti-ilmiö johtuu akkukennojen elektrodien aktiiviaineen kahden arvoisen oksidin muutoksesta alempiasteiseksi ja sitä kautta materiaalikiteiden muutoksesta alemman energiatason kiderakenteeseen, joka aiheuttaa purkausjännitteen alenemisen. Se näkyy akun purkausjännitteessä noin 0,2 voltin ylimääräisenä alentumisena. Tämä ilmiö huomattiin ensimmäistä kertaa, kun NiCd-akkuja käytettiin satelliittien testauksessa.[7]. Simuloitaessa satelliitin toimintaa sen ollessa maan pimeällä puolella akut purkaantuivat vain osittain, ja kun virtaa sitten olisi tarvittu enemmän, se ei onnistunutkaan, sillä akut olivat "oppineet", kuinka tyhjäksi ne yleensä käytetään. Muisti-ilmiö on myös puhelimen käyttäjälle varsin epämiellyttävä tuttavuus: akun kapasiteetti ik