ニッケル・カドミウム(ニッカド)電池とは?仕組みと特徴について解説。

「ニッケル・カドミウム電池(ニッカド電池)」とは、正極に酸化水酸化ニッケル、負極にカドミウムを用いた二次電池です。ラジコン、オーディオ、ビデオカメラなどに使われています。

 

ニッケルはステンレスとして、カドミウムはメッキとして使われています。

 

本稿では、

「ニッカド電池とはどんな電池?」

「ニッケルカドミウム電池の仕組みと特徴について教えて欲しい」

という疑問にお答え致します。

 

 

ニッケル・カドミウム電池の概要

 

ニッケル・カドミウム電池(Ni-Cd)とは、正極に酸化水酸化ニッケル、負極にカドミウムを用いた二次電池です。

 

カドミウムは社会の授業で聞いたことある!   

 

そうです。カドミウムは「イタイイタイ病」の原因物質でもあり、社会の教科書にものっています。

 

このような環境負荷のデメリットもあるため、ニッケル水素電池への置き換えが進んでおります。とはいっても、まだ現役で販売及び使用されています。

 

以下、ニカド電池の特徴をまとめた表です。

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ニッケル水素電池の下位互換ですね。。。   

 

用途

 

ニッケル・カドミウム電池の用途はラジコン、オーディオ、ビデオカメラ、電動工具、シェーバー、非常用照明に利用されています。

 

一昔前に流行したウォークマンにも入っていました。角型の電池です。   

 

歴史

 

  • 1899年にスウェーデンのユングナーが発明したと言われています。
  • 1948年にフランスのノイマンがガス発生を解決して、実用化が始まりました。
  • 1960年にエバレディ社が商品化し、
  • 1963~1964年に三洋電機、松下電器産業が量産化しました。

 

三洋電機と松下電器(現:Panasonic)は日本の誇りですな。

 

構成

 

ニッケル・カドミウム電池の構成は以下のとおりです。

 

  • 正極 オキシ水酸化ニッケル(NiOOH)
  • 負極 カドミウム (Cd)
  • 電解液 水酸化ナトリウム(NaOH)
  • セパレータ

 

ニッケル水素電池と近い構成です。ニッケル水素電池は負極が水素吸蔵合金です。   

 

反応

 

ニッケル・カドミウム電池の放電反応の仕組みは以下の図とおりです。正極では電子を受け取り、水酸化ニッケルができます。負極では電子を放出し、水酸化カドミウムができます。

 

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充電反応はこの全く逆の反応になります。充電も放電も電解液のナトリウムは反応しません。

 

放電時は水が使われるので電解液の濃度が上がります。

 

起電力

 

ニッケル・カドミウム電池の起電力は約1.2Vです。ニッケル水素電池と同じ起電力でかつ、半分の容量です。

 

「イタイイタイ病」のような環境問題もあるため、ニッケル水素電池への置き換えが進んでいます。

 

特徴

 

 ニッケル・カドミウム電池の特徴は以下の通りです。

 

メリット

  • 軽いため重量エネルギー密度が高い
  • 大電流を取り出せる
  • 過放電に強い
  • 電圧一定
  • 長期保管で性能低下が少ない

 

デメリット

  • メモリー効果を持つ
  • 過充電に弱い
  • イタイイタイ病の原因物質のカドミウムを含む
  • 鉛蓄電池の起電力2Vより小さいですが、
  • 満充電保存劣化が大きい

 

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