Las baterías de iones de litio y níquel-cadmio son dos clases populares de fuentes de alimentación autónomas. Cada uno de ellos tiene ciertos límites del mejor uso, y las fallas del usuario a menudo se asocian con el desconocimiento de las características de tales baterías. Con muchas características similares, las baterías de iones de litio y NiCd difieren en su composición química, impacto ambiental, aplicación y costo.
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¿Qué tienen en común las baterías de iones de litio y de Ni-Cd?
Las formas y algunos parámetros de estas clases de baterías están determinados por GOST 26692-85. En particular Este estándar establece para ambos tipos:
- Dimensiones totales
- Aceptación y procedimiento de prueba.
- Condiciones de uso seguro.
- Integridad de entrega.
- Etiquetado, envasado y transporte a consumidores.
- Lista de instrucciones para una operación segura.
- Garantía del fabricante
Importante! Dado que las aplicaciones de baterías de este tipo se expanden constantemente, GOST R IEC 61426-1-2014 se ha introducido y aplicado recientemente, lo que estipula los requisitos generales para baterías utilizadas como fuentes de energía renovables (por ejemplo, en energía fotovoltaica).
Los rangos de las capacidades de la batería también son comunes: ambos pueden producirse con indicadores de 1.2 a 3.6 Ah · o más. Una propiedad común también se puede llamar la eficiencia de los ciclos de carga / descarga, que, según el fabricante en particular, está en el rango de 70 ... 90%.
Diferencias entre las baterías de iones de litio y de Ni-Cd
Comparemos las siguientes características: la esencia de los procesos electroquímicos, el impacto ambiental, el costo, las características de operación y productividad, así como la aplicación práctica.
Batería de níquel cadmio utiliza cadmio como ánodo (terminal negativo), oxihidróxido de níquel como cátodo (terminal positivo) e hidróxido de potasio acuoso como electrolito.
Batería de iones de litio utiliza grafito como ánodo, óxido de litio para un cátodo y sal de litio como electrolito. Los iones de litio se mueven del electrodo negativo al positivo durante la descarga y en la dirección opuesta cuando se carga.
| Titulo | Fuentes de alimentación de iones de litio | Fuentes de alimentación de Ni-Cd |
|---|---|---|
| Voltaje | 3.6 / 3.7 V | 1,2 V |
| Número de ciclos de trabajo | Hasta 1200 | Hasta 2000 |
| Eficiencia de carga / descarga | 80…90 % | 70…90 % |
| Dependencia de la temperatura de la intensidad del proceso de autodescarga (por mes) | Hasta 8% a 21 ° C Hasta 15% a 40 ° C Hasta 31% a 60 ° C | Hasta 10% |
| Densidad de energía | 250 ... 620 W h / l | 50 ... 150 W h / l |
| Eliminación | Residuos poco peligrosos | Residuos peligrosos |
Las baterías de Ni-Cd contienen de 6% (para fuentes industriales) a 18% (para baterías de consumo) de cadmio, que es un metal pesado tóxico y, por lo tanto, requiere un cuidado especial al retirar y desechar una batería usada. Dichos residuos se consideran peligrosos para el medio ambiente. Al mismo tiempo, todos los componentes de las baterías de iones de litio son ecológicos, ya que el litio no es un metal tóxico.
En términos de costo, una batería de iones de litio es aproximadamente un 40% más cara que el níquel-cadmio. Esto se debe a los costos de producción significativos para proporcionar un circuito de protección adicional que controla los parámetros de voltaje, corriente y potencia.
Que el ion de litio es mejor que el níquel-cadmio
El mayor inconveniente de las baterías de níquel-cadmio es su adherencia al llamado "efecto memoria" cuando se descargan y recargan en el mismo estado de capacidad varias veces.La batería "recuerda" el punto en el ciclo de carga en el que comenzó la recarga, y durante el uso posterior, el voltaje en este punto cae repentinamente, como si la batería estuviera descargada.
Sin embargo, la capacidad de la batería en realidad disminuye solo un poco. Algunos tipos de dispositivos electrónicos están especialmente diseñados para soportar tal subvoltaje durante un tiempo suficientemente largo, de modo que el voltaje vuelva a su estado normal. Sin embargo, algunos dispositivos y dispositivos están apagados durante este período, por lo que la batería parece estar "agotada" antes de lo habitual.
Un efecto similar, llamado depresión por estrés, es el resultado de la recarga repetida. En este caso, la batería está completamente cargada, pero se descarga rápidamente después de un corto período de funcionamiento.
Otro problema es el efecto de "carga inversa", que ocurre debido a un error del usuario, o cuando una batería de varias celdas está completamente descargada. La carga inversa acorta la vida útil de la batería. Un subproducto de la carga inversa es el gas de hidrógeno, que es peligroso.
Hecho interesante: La carga inversa ocurre con el uso irregular de fuentes de energía de níquel-cadmio. Luego se forman dendritas y se extienden en las baterías: cristales conductores delgados que pueden penetrar a través de la membrana de separación entre los electrodos. Esto conduce a un cortocircuito interno y falla prematura de la batería.
Las baterías de iones de litio, por el contrario, no requieren un alto nivel de servicio. Se pueden recargar antes de que se descarguen por completo (sin la formación de un "efecto memoria") y operar en un rango de temperatura más amplio. En comparación con el Ni-Cd, la autodescarga en una solución de iones de litio es menos de la mitad de la capacidad total, lo que aumenta la vida útil de dicha batería. Por lo tanto, una batería de iones de litio puede almacenarse durante varios meses sin pérdida de carga.
Que la batería de níquel cadmio es mejor que el ion de litio
Las baterías de NiCd pueden ensamblarse en paquetes de baterías o usarse por separado. Estas baterías son pequeñas y pequeñas, por lo que se pueden usar en la vida cotidiana, por ejemplo, en linternas, dispositivos electrónicos portátiles, cámaras y videocámaras, así como en juguetes. Para tamaños pequeños, las baterías de níquel-cadmio proporcionan mejor corriente de pulsos altos con una resistencia interna relativamente baja, lo que las convierte en la opción preferida para modelos de aviones, barcos, automóviles, herramientas eléctricas inalámbricas controladas de forma remota, así como para suministrar unidades de flash cuando la vida útil y El valor de la capacidad en Mah no juega un papel especial.
Las baterías grandes de Ni-Cd se utilizan para arrancadores de aire, vehículos eléctricos y como fuentes de energía de respaldo.
Importante! Una desventaja notable de una batería de iones de litio es su fragilidad. Por lo tanto, para garantizar un funcionamiento seguro, dicha batería necesita un circuito de protección especial.
El circuito de protección está diseñado para limitar el voltaje pico durante la carga de la batería o la batería. Elimina la posibilidad de subtensión, que se puede observar durante la descarga de la fuente de alimentación. Para evitar temperaturas extremas y mejorar la seguridad de la aplicación, también se controla la temperatura dentro del gabinete. Todo esto aumenta el costo y aumenta el tamaño de la batería de iones de litio.
Teniendo en cuenta cualidades como la alta densidad de energía, la falta de efecto de memoria y la pérdida de carga lenta, las baterías de iones de litio se utilizan principalmente para fines militares, en tecnología aeroespacial, así como en fuentes de energía para vehículos eléctricos modernos (donde el peso ligero y las dimensiones son importantes) .
Cuál es mejor: Li-Ion o Ni-Cd
Es imposible responder esta pregunta inequívocamente, y no es necesario. Cada tipo de batería tiene su propia aplicación racional.Una batería de Ni-Cd es más barata y tiene un número significativo de ciclos de carga / descarga (que, sin embargo, ¡no debe hacerse con frecuencia!). La batería de iones de litio se caracteriza por su tamaño compacto, mayor duración de la batería y la ausencia de un "efecto memoria", puede funcionar en un rango de temperatura más amplio.
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