Les bateries d’ions de liti i níquel-cadmi són dues classes populars d’alimentació elèctrica autònoma. Cadascun d'ells té certs límits de la millor aplicació i, sovint, els errors dels usuaris s'associen amb el desconeixement de les característiques d'aquestes bateries. Amb moltes característiques similars, les bateries de Li-Ion i NiCd difereixen en la seva composició química, impacte ambiental, ús i cost.
Contingut
Què tenen en comú les bateries Li-Ion i Ni-Cd
Les formes i alguns paràmetres d'aquestes classes de bateries són determinats per GOST 26692-85. En concret. Aquest estàndard estableix per als dos tipus:
- Dimensions generals
- Procediment d’acceptació i test.
- Condicions d’ús segur.
- Completament del lliurament.
- Etiquetatge, envasat i transport als consumidors.
- Llista d'instruccions per al funcionament segur.
- Garanties del fabricant.
Important! Atès que les aplicacions de bateries d’aquest tipus estan en constant expansió, recentment s’ha introduït i aplicat GOST R IEC 61426-1-2014, que estipula els requisits generals per a les bateries utilitzades com a fonts d’energia renovables (per exemple, en fotovoltaica).
Els rangs de capacitats de la bateria també són habituals: tots dos es poden produir amb indicadors d’1,2 a 3,6 Ah · o més. Una propietat comuna també es pot anomenar eficiència dels cicles de càrrega / descàrrega que, segons el fabricant en particular, se situa entre el 70 i el 90%.
Diferències entre les bateries de Li-Ion i Ni-Cd
Comparem les següents característiques: essència dels processos electroquímics, impacte ambiental, cost, característiques de funcionament i productivitat, així com aplicació pràctica.
Bateria de níquel cadmi utilitza el cadmi com a ànode (terminal negatiu), l’oxidròxid de níquel com a càtode (terminal positiu) i l’hidròxid aquàtic de potassi com a electròlit.
Bateria d’ions de liti utilitza el grafit com a ànode, òxid de liti per a un càtode i la sal de liti com a electròlit. Els ions de liti es mouen de l'elèctrode negatiu al positiu durant la descàrrega i en el sentit contrari quan es carrega.
| Títol | Subministraments d'energia de ions Li | Subministraments elèctrics Ni-Cd |
|---|---|---|
| Tensió | 3,6 / 3,7 V | 1,2 V |
| Nombre de cicles de treball | Fins a 1200 | Fins al 2000 |
| Eficiència de càrrega / descàrrega | 80…90 % | 70…90 % |
| Dependència de la temperatura de la intensitat del procés d’auto-descàrrega (al mes) | Fins al 8% a 21 ° C Fins al 15% a 40 ° C Fins al 31% a 60 ° C | Fins a un 10% |
| Densitat energètica | 250 ... 620 W h / l | 50 ... 150 W h / l |
| Disposició | Residus perillosos baixos | Residus perillosos |
Les bateries Ni-Cd contenen un 6% (per a fonts industrials) fins a un 18% (per a bateries de consum) cadmium, que és un metall pesat tòxic i, per tant, requereix una cura especial a l’hora de treure i eliminar una pila usada. Es consideren perillosos aquests residus. Al mateix temps, tots els components de les bateries d’ions de liti són respectuosos amb el medi ambient, ja que el liti no és un metall tòxic.
En termes de cost, una bateria d’ió de liti és un 40% més cara que el níquel-cadmi. Això s’explica amb importants costos de producció per proporcionar un circuit de protecció addicional que controli els paràmetres de tensió, corrent i potència.
Que l'ió de liti és millor que el níquel-cadmi
L’inconvenient més gran de les bateries de níquel-cadmi és la seva adhesió a l’anomenat “efecte memòria”, quan són descarregades i recarregades al mateix estat de capacitat diverses vegades.La bateria “recorda” el punt del cicle de càrrega en què va començar la recàrrega i, durant l’ús posterior, la tensió en aquest punt baixa sobtadament, com si la bateria es descarregués.
Tot i això, la capacitat de la bateria en realitat només disminueix lleugerament. Alguns tipus d'aparells electrònics estan especialment dissenyats per suportar aquesta baixa tensió durant un temps suficient, de manera que la tensió torna al seu estat normal. Tot i això, alguns dispositius i aparells s'han apagat durant aquest període, de manera que la bateria sembla estar "mort" abans de l'habitual.
Un efecte similar, anomenat depressió per estrès, és el resultat de la recàrrega repetida. En aquest cas, la bateria es carrega completament, però es descarrega ràpidament després d'un curt període de funcionament.
Un altre problema és l'efecte "càrrega inversa", que es produeix a causa d'un error d'usuari o quan es descarrega completament una bateria de diverses cel·les. La càrrega inversa redueix la durada de la bateria. Un subproducte de càrrega inversa és l’hidrogen gas, que és perillós.
Dades interessants: La recàrrega inversa es produeix amb l'ús irregular de fonts d'energia de níquel-cadmi. A continuació, es formen dendrites i s’escampen a les bateries: cristalls conductors prims que poden penetrar a través de la membrana de separació entre els elèctrodes. Això comporta un curtcircuit intern i una fallada prematura de la bateria.
Per contra, les bateries d’ions de liti no requereixen un nivell elevat de servei. Es poden recarregar abans de ser descarregades completament (sense la formació d’un “efecte memòria”) i funcionar en un rang de temperatura més ampli. En comparació amb el Ni-Cd, l’autodescàrrega en una solució d’ions de liti és inferior a la meitat de la capacitat total, cosa que augmenta la vida útil d’una bateria d’aquest tipus. Per tant, es pot emmagatzemar una bateria d’ió de liti durant diversos mesos sense pèrdua de càrrega.
Que la bateria de níquel cadmi és millor que el Li-ion
Les bateries NiCd es poden muntar en paquetes de bateries o utilitzar-les per separat. Aquestes bateries són petites i minúscules, per la qual cosa es poden utilitzar en la vida quotidiana, per exemple, en llanternes, electrònica portàtil, càmeres i càmeres de vídeo, així com en joguines. Per a mides reduïdes, les bateries de níquel-cadmi proporcionen millor corrents polsades elevades amb una resistència interna relativament baixa, cosa que les converteix en l’elecció preferida per a models d’avions, vaixells, cotxes, per a eines elèctriques sense fil, com per controlar de forma remota, i per subministrar unitats de flaix durant la vida útil i el valor de la capacitat de mah no té un paper especial.
Les bateries grans de Ni-Cd s’utilitzen per a arrencadors d’aire, vehicles elèctrics i com a fonts d’energia de còpia de seguretat.
Important! La seva fragilitat és un desavantatge notori d'una bateria d'ions de liti. Per tant, per garantir un funcionament segur, una bateria necessita un circuit de protecció especial.
El circuit de protecció està dissenyat per limitar la tensió màxima durant la càrrega de la bateria o bateria. Elimina la possibilitat de sub tensions, que es pot observar quan es descarrega la font d’energia. Per evitar temperatures extremes i millorar la seguretat de l’aplicació, també es controla la temperatura dins del recinte. Tot això augmenta el cost i augmenta la mida de la bateria d’ió de liti.
Tenint en compte qualitats com l’alta densitat d’energia, la falta d’efecte de la memòria i la pèrdua de càrrega lenta, les bateries d’ions de liti s’utilitzen principalment amb finalitats militars en tecnologia aeroespacial, així com fonts d’energia per a vehicles elèctrics moderns (on el pes i les dimensions són importants) .
Quin millor: Li-Ion o Ni-Cd
És impossible respondre de manera inequívoca a aquesta pregunta i no és necessari. Cada tipus de bateria té la seva pròpia aplicació racional.Una bateria Ni-Cd és més barata i té un nombre important de cicles de càrrega / descàrrega (que, però, no s’han de fer sovint!). La bateria Li-Ion es caracteritza per la seva mida compacta, la seva vida útil prolongada i l'absència d'un "efecte memòria"; pot funcionar en un rang de temperatura més ampli.
Encara teniu preguntes? Pregunteu-los als comentaris!
