Le batterie agli ioni di litio e al nichel-cadmio sono due classi popolari di alimentatori autonomi. Ognuno di essi ha determinati limiti della migliore applicazione e i guasti dell'utente sono spesso associati all'ignoranza delle caratteristiche di tali batterie. Con molte caratteristiche simili, le batterie agli ioni di litio e NiCd si differenziano per composizione chimica, impatto ambientale, utilizzo e costi.
Sodrezhanie
Cosa hanno in comune le batterie Li-Ion e Ni-Cd
I moduli e alcuni parametri di queste classi di batterie sono determinati da GOST 26692-85. In particolare. Questo standard imposta per entrambi i tipi:
- Dimensioni d'ingombro
- Procedura di collaudo e accettazione.
- Condizioni per un utilizzo sicuro.
- Completezza della consegna.
- Etichettatura, imballaggio e trasporto ai consumatori.
- Elenco delle istruzioni per un funzionamento sicuro.
- Garanzie del produttore.
! importante Poiché le applicazioni di batterie di questo tipo sono in continua espansione, GOST R IEC 61426-1-2014 è stato recentemente introdotto e applicato, che stabilisce i requisiti generali per le batterie utilizzate come fonti di energia rinnovabile (ad esempio, nel fotovoltaico).
Anche le gamme di capacità della batteria sono comuni: entrambe possono essere prodotte con indicatori da 1,2 a 3,6 Ah · o più. Una proprietà comune può anche essere definita l'efficienza dei cicli di carica / scarica, che, a seconda del particolare produttore, è compresa tra il 70 e il 90%.
Differenze tra batterie Li-Ion e Ni-Cd
Confrontiamo le seguenti caratteristiche: l'essenza dei processi elettrochimici, l'impatto ambientale, i costi, le caratteristiche di funzionamento e produttività, nonché l'applicazione pratica.
Batteria al nichel cadmio usa cadmio come anodo (terminale negativo), nichel ossidrossido come catodo (terminale positivo) e idrossido di potassio acquoso come elettrolita.
Batteria agli ioni di litio usa grafite come anodo, ossido di litio per un catodo e sale di litio come elettrolita. Gli ioni di litio si spostano dall'elettrodo negativo a quello positivo durante la scarica e nella direzione opposta durante la carica.
| nome | Alimentatori agli ioni di litio | Alimentatori Ni-Cd |
|---|---|---|
| tensione | 3,6 / 3,7 V | 1,2 V. |
| Numero di cicli di lavoro | Fino a 1200 | Fino al 2000 |
| Efficienza di carica / scarica | 80…90 % | 70…90 % |
| Dipendenza dalla temperatura dell'intensità del processo di autoscarica (al mese) | Fino all'8% a 21 ° C Fino al 15% a 40 ° C Fino al 31% a 60 ° C | Fino al 10% |
| Densità di energia | 250 ... 620 W h / l | 50 ... 150 W h / l |
| recupero | Basso rifiuto pericoloso | Rifiuti pericolosi |
Le batterie al Ni-Cd contengono dal 6% (per fonti industriali) al 18% (per batterie di consumo) cadmio, che è un metallo pesante tossico, e quindi richiede particolare attenzione quando si rimuove e si smaltisce una batteria usata. Tali rifiuti sono considerati pericolosi per l'ambiente. Allo stesso tempo, tutti i componenti delle batterie agli ioni di litio sono ecologici, poiché il litio non è un metallo tossico.
In termini di costi, una batteria agli ioni di litio è circa il 40% più costosa del nichel-cadmio. Ciò è spiegato da significativi costi di produzione per la fornitura di un circuito di protezione aggiuntivo che controlla i parametri di tensione, corrente e potenza.
Di ioni di litio è meglio di nichel-cadmio
Il più grande svantaggio delle batterie al nichel-cadmio è il loro impegno per il cosiddetto "effetto memoria", quando vengono scaricate e ricaricate allo stesso stato di capacità più volte.La batteria “ricorda” il punto del ciclo di carica in cui è iniziata la ricarica e durante l'uso successivo, la tensione a questo punto diminuisce improvvisamente, come se la batteria fosse scarica.
Tuttavia, la capacità della batteria diminuisce solo leggermente. Alcuni tipi di dispositivi elettronici sono appositamente progettati per resistere a tale sottotensione per un tempo sufficientemente lungo, in modo che la tensione ritorni al suo stato normale. Tuttavia, alcuni dispositivi e gadget vengono spenti durante questo periodo, quindi la batteria sembra essere "scarica" prima del solito.
Un effetto simile, chiamato depressione da stress, è il risultato di ripetute ricariche. In questo caso, la batteria è completamente carica, ma si scarica rapidamente dopo un breve periodo di funzionamento.
Un altro problema è l'effetto "inversione di carica", che si verifica a causa di un errore dell'utente o quando una batteria di più celle è completamente scarica. La ricarica inversa riduce la durata della batteria. Un sottoprodotto della carica inversa è l'idrogeno, che è pericoloso.
Fatto interessante: la carica inversa si verifica con l'uso irregolare di fonti di energia al nichel-cadmio. Quindi i dendriti si formano e si diffondono nelle batterie - sottili cristalli conduttivi che possono penetrare attraverso la membrana di separazione tra gli elettrodi. Ciò comporta un corto circuito interno e un guasto prematuro della batteria.
Le batterie agli ioni di litio, al contrario, non richiedono un alto livello di servizio. Possono essere ricaricate prima di essere completamente scaricate (senza la formazione di un "effetto memoria") e funzionare in un intervallo di temperatura più ampio. Rispetto al Ni-Cd, l'autoscarica in una soluzione agli ioni di litio è inferiore alla metà della capacità totale, il che aumenta la durata di tale batteria. Pertanto, una batteria agli ioni di litio può essere conservata per diversi mesi senza perdita di carica.
La batteria al nichel-cadmio è migliore dello ione di litio
Le batterie NiCd possono essere assemblate in pacchi batteria o utilizzate separatamente. Queste batterie sono piccole e piccole, quindi possono essere utilizzate nella vita di tutti i giorni, ad esempio nelle torce elettriche, nell'elettronica portatile, nelle macchine fotografiche e nelle videocamere, nonché nei giocattoli. Per le piccole dimensioni, le batterie al nichel-cadmio forniscono meglio correnti ad impulsi elevate con resistenza interna relativamente bassa, il che le rende la scelta preferita per i modelli controllati elettricamente controllati a distanza di aeromobili, barche, automobili, per utensili elettrici wireless, nonché per fornire unità flash quando la durata e il valore della capacità in mah non gioca un ruolo speciale.
Le grandi batterie Ni-Cd sono utilizzate per avviatori aerei, veicoli elettrici e come fonti di energia di riserva.
! importante Uno svantaggio evidente di una batteria agli ioni di litio è la sua fragilità. Pertanto, per garantire un funzionamento sicuro, tale batteria necessita di un circuito di protezione speciale.
Il circuito di protezione è progettato per limitare la tensione di picco durante la carica della batteria o della batteria. Elimina la possibilità di sottotensione, che può essere osservata quando la fonte di alimentazione è scarica. Per prevenire temperature estreme e migliorare la sicurezza dell'applicazione, viene controllata anche la temperatura all'interno della custodia. Tutto ciò aumenta i costi e aumenta le dimensioni della batteria agli ioni di litio.
Considerando qualità come l'elevata densità di energia, la mancanza di effetto memoria e la perdita di carica lenta, le batterie agli ioni di litio sono utilizzate principalmente per scopi militari nella tecnologia aerospaziale, nonché fonti di energia per i moderni veicoli elettrici (dove peso leggero e dimensioni sono importanti) .
Che è meglio: Li-Ion o Ni-Cd
È impossibile rispondere a questa domanda in modo inequivocabile e non è necessario. Ogni tipo di batteria ha la sua applicazione razionale.Una batteria Ni-Cd è più economica e ha un numero significativo di cicli di carica / scarica (che, tuttavia, non dovrebbero essere eseguiti spesso!). La batteria agli ioni di litio è caratterizzata da dimensioni compatte, durata prolungata della batteria e assenza di un "effetto memoria"; può funzionare in un intervallo di temperatura più ampio.
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