بطاريات الليثيوم أيون والنيكل والكادميوم هي فئتان شائعتان من مصادر الطاقة المستقلة. كل واحد منهم لديه حدود معينة من أفضل استخدام ، وغالبا ما ترتبط فشل المستخدم مع جهل ميزات هذه البطاريات. مع العديد من الخصائص المتشابهة ، تختلف بطاريات Li-Ion و NiCd في التركيب الكيميائي لها ، والأثر البيئي ، والتطبيق والتكلفة.
Sodrezhanie
ماذا تشترك بطاريات Li-Ion و Ni-Cd؟
يتم تحديد النماذج وبعض معلمات هذه الفئات من البطاريات بواسطة GOST 26692-85. على وجه الخصوص. هذه المجموعة القياسية لكلا النوعين:
- الأبعاد الكلية
- إجراءات القبول والاختبار.
- شروط للاستخدام الآمن.
- اكتمال التسليم.
- وضع العلامات ، التعبئة والتغليف والنقل للمستهلكين.
- قائمة تعليمات التشغيل الآمن.
- ضمان المصنع.
! المهم نظرًا لأن تطبيقات البطاريات من هذا النوع تتوسع باستمرار ، فقد تم تقديم وتطبيق GOST R IEC 61426-1-2014 مؤخرًا ، والذي ينص على المتطلبات العامة للبطاريات المستخدمة كمصادر للطاقة المتجددة (على سبيل المثال ، في الخلايا الكهروضوئية).
نطاقات البطاريات شائعة أيضًا: يمكن إنتاج كل منهما بمؤشرات تتراوح من 1.2 إلى 3.6 Ah · أو أكثر. يمكن أيضًا تسمية خاصية شائعة بفعالية دورات الشحن / التفريغ ، والتي تكون في حدود 70 ... 90٪.
الاختلافات بين بطاريات Li-Ion و Ni-Cd
دعونا نقارن الخصائص التالية: جوهر العمليات الكهروكيميائية ، التأثير البيئي ، التكلفة ، ميزات التشغيل والإنتاجية ، وكذلك التطبيق العملي.
بطارية النيكل والكادميوم يستخدم الكادميوم كأنود (محطة سالبة) وأكسيد هيدروكسيد النيكل ككاثود (محطة موجبة) وهيدروكسيد البوتاسيوم المائي ككهارل.
بطارية ليثيوم أيون يستخدم الجرافيت كأحد الأنود وأكسيد الليثيوم لكاثود وملح الليثيوم ككهارل. تنتقل أيونات الليثيوم من القطب السالب إلى الموجب أثناء التفريغ ، وفي الاتجاه المعاكس عند الشحن.
| اسم | إمدادات الطاقة ليثيوم أيون | ني المضغوط إمدادات الطاقة |
|---|---|---|
| الجهد | 3.6 / 3.7 فولت | 1.2 فولت |
| عدد دورات العمل | حتى 1200 | حتى 2000 |
| تهمة / كفاءة التفريغ | 80…90 % | 70…90 % |
| اعتماد درجة الحرارة لشدة عملية التفريغ الذاتي (شهريا) | يصل إلى 8 ٪ عند 21 درجة مئوية ما يصل إلى 15 ٪ عند 40 درجة مئوية ما يصل إلى 31 ٪ عند 60 درجة مئوية | تصل إلى 10 ٪ |
| كثافة الطاقة | 250 ... 620 واط / لتر | 50 ... 150 واط / لتر |
| انتعاش | نفايات خطرة منخفضة | النفايات الخطرة |
تحتوي بطاريات Ni-Cd من 6٪ (للمصادر الصناعية) إلى 18٪ (للبطاريات الاستهلاكية) الكادميوم ، وهو معدن ثقيل سام ، وبالتالي يتطلب عناية خاصة عند إزالة البطارية المستعملة والتخلص منها. هذه النفايات تعتبر خطرة بيئيا. في الوقت نفسه ، جميع مكونات بطاريات الليثيوم أيون صديقة للبيئة ، لأن الليثيوم ليس معدنًا سامًا.
من حيث التكلفة ، تعد بطارية ليثيوم أيون أكثر تكلفة بنسبة 40٪ من النيكل والكادميوم. هذا بسبب تكاليف الإنتاج الكبيرة لتوفير دائرة حماية إضافية تتحكم في معلمات الجهد والتيار والطاقة.
من الليثيوم أيون هو أفضل من النيكل والكادميوم
أكبر عيب في بطاريات النيكل والكادميوم هو التزامهم بما يسمى "تأثير الذاكرة" ، عندما يتم تفريغها وإعادة شحنها إلى نفس حالة السعة عدة مرات.البطارية "تتذكر" النقطة في دورة الشحن التي بدأت عندها إعادة الشحن ، وخلال الاستخدام اللاحق ، ينخفض التيار الكهربائي في هذه المرحلة فجأة ، كما لو أن البطارية قد تم تفريغها.
ومع ذلك ، فإن طاقة البطارية تنخفض في الواقع بشكل طفيف فقط. تم تصميم بعض أنواع الأجهزة الإلكترونية خصيصًا لتحمل هذا الجهد المنخفض لفترة طويلة بما يكفي - حتى يعود الجهد إلى حالته الطبيعية. ومع ذلك ، يتم إيقاف تشغيل بعض الأجهزة والأدوات الذكية خلال هذه الفترة ، لذلك يبدو أن البطارية "ميتة" في وقت أبكر من المعتاد.
تأثير مماثل ، يسمى الاكتئاب الإجهاد ، هو نتيجة لإعادة الشحن المتكررة. في هذه الحالة ، يتم شحن البطارية بالكامل ، ولكن تفريغها سريعًا بعد فترة قصيرة من التشغيل.
المشكلة الأخرى هي تأثير "الشحن العكسي" ، والذي يحدث بسبب خطأ المستخدم ، أو عندما يتم تفريغ بطارية عدة خلايا تمامًا. الشحن العكسي يقلل من عمر البطارية. منتج ثانوي للشحن العكسي هو غاز الهيدروجين ، وهو أمر خطير.
حقيقة مثيرة للاهتمام: يحدث الشحن العكسي مع الاستخدام غير المنتظم لمصادر طاقة النيكل والكادميوم. ثم تتشكل التشعبات وتنتشر في البطاريات - بلورات موصلة رقيقة يمكن أن تخترق غشاء الفصل بين الأقطاب الكهربائية. هذا يؤدي إلى ماس كهربائى داخلي وفشل البطارية قبل الأوان.
على النقيض من ذلك ، لا تتطلب بطاريات ليثيوم أيون مستوى عالٍ من الخدمة. يمكن إعادة شحنها قبل تفريغها بالكامل (بدون تشكيل "تأثير الذاكرة") وتعمل في نطاق درجة حرارة أوسع. مقارنةً بـ Ni-Cd ، فإن التفريغ الذاتي في محلول ليثيوم أيون أقل من نصف السعة الكلية ، مما يزيد من عمر خدمة هذه البطارية. لذلك ، يمكن تخزين بطارية ليثيوم أيون لعدة أشهر دون فقدان الشحن.
من بطارية النيكل والكادميوم أفضل من بطارية ليثيوم أيون
يمكن تجميع بطاريات NiCd في حزم بطارية أو استخدامها بشكل منفصل. هذه البطاريات صغيرة وصغيرة الحجم ، لذا يمكن استخدامها في الحياة اليومية ، على سبيل المثال ، في البطاريات ، والإلكترونيات المحمولة ، والكاميرات وكاميرات الفيديو ، وكذلك في الألعاب. بالنسبة للأحجام الصغيرة ، توفر بطاريات النيكل والكادميوم بشكل أفضل التيارات النابضة العالية بمقاومة داخلية منخفضة نسبيًا ، مما يجعلها الخيار المفضل للنماذج التي يتم التحكم فيها عن بُعد كهربائيًا من الطائرات والقوارب والسيارات وأدوات الطاقة اللاسلكية وكذلك لتزويد وحدات الفلاش عند عمر الخدمة و قيمة السعة في ماه لا تلعب دورا خاصا.
تُستخدم بطاريات Ni-Cd الكبيرة في مشغلات الهواء والمركبات الكهربائية ومصادر طاقة احتياطية.
! المهم ومن العيوب الملحوظة لبطارية الليثيوم أيون هشاشتها. لذلك ، لضمان التشغيل الآمن ، تحتاج هذه البطارية إلى دائرة حماية خاصة.
تم تصميم دائرة الحماية للحد من ذروة الجهد أثناء شحن البطارية أو البطارية. إنه يلغي إمكانية انخفاض الجهد ، والذي يمكن ملاحظته عند تفريغ مصدر الطاقة. لمنع درجات الحرارة القصوى وتحسين سلامة التطبيق ، يتم التحكم أيضًا في درجة الحرارة داخل العلبة. كل هذا يزيد من التكلفة ويزيد من حجم بطارية ليثيوم أيون.
بالنظر إلى الصفات مثل كثافة الطاقة العالية ونقص تأثير الذاكرة وفقدان الشحن البطيء ، تُستخدم بطاريات الليثيوم أيون في المقام الأول للأغراض العسكرية ، في تكنولوجيا الفضاء الجوي ، فضلاً عن مصادر الطاقة للسيارات الكهربائية الحديثة (حيث يكون الوزن الخفيف والأبعاد مهمة) .
أيهما أفضل: Li-Ion أو Ni-Cd
من المستحيل الإجابة على هذا السؤال بشكل لا لبس فيه ، وليس ضروريًا. كل نوع من أنواع البطارية له تطبيقه الرشيد.تعد بطارية Ni-Cd أرخص ولديها عدد كبير من دورات الشحن / التفريغ (والتي ، على الرغم من ذلك ، لا ينبغي القيام بها كثيرًا!). تتميز بطارية Li-Ion بحجمها الصغير وعمر البطارية الطويل وعدم وجود "تأثير الذاكرة" ، ويمكن أن تعمل في نطاق درجة حرارة أوسع.
لا يزال لديك أسئلة؟ اسألهم في التعليقات!
