Bateri lithium-ion dan nikel-kadmium adalah dua kelas bekalan kuasa autonomi yang popular. Setiap daripada mereka mempunyai sempadan aplikasi yang terbaik, dan kegagalan pengguna sering dikaitkan dengan ketidaktahuan ciri-ciri bateri tersebut. Dengan banyak ciri yang sama, bateri Li-Ion dan NiCd berbeza dalam komposisi kimia mereka, kesan alam sekitar, penggunaan dan kos.
Kandungan
Apakah bateri Li-Ion dan Ni-Cd mempunyai persamaan
Borang dan beberapa parameter kelas bateri ditentukan oleh GOST 26692-85. Secara khusus. Set standard ini untuk kedua-dua jenis:
- Dimensi keseluruhan
- Prosedur penerimaan dan ujian.
- Syarat untuk penggunaan yang selamat.
- Kelengkapan penghantaran.
- Pelabelan, pembungkusan dan pengangkutan kepada pengguna.
- Senarai arahan untuk operasi yang selamat.
- Waranti Pengilang.
Penting! Oleh kerana aplikasi bateri jenis ini terus berkembang, GOST R IEC 61426-1-2014 baru-baru ini telah diperkenalkan dan digunakan, yang menetapkan keperluan umum untuk bateri yang digunakan sebagai sumber tenaga boleh diperbaharui (contohnya, dalam fotovoltaik).
Rentang kapasiti bateri juga biasa: kedua-duanya boleh dihasilkan dengan petunjuk dari 1.2 hingga 3.6 Ah · atau lebih. Harta bersama juga boleh dipanggil kecekapan kitaran caj / pelepasan, yang, bergantung kepada pengeluar tertentu, berada dalam lingkungan 70 ... 90%.
Perbezaan antara bateri Li-Ion dan Ni-Cd
Marilah kita membandingkan ciri-ciri berikut: intipati proses elektrokimia, kesan alam sekitar, kos, ciri operasi dan produktiviti, serta aplikasi praktikal.
Bateri kadmium nikel menggunakan kadmium sebagai anod (terminal negatif), nikel oxyhydroxide sebagai katod (terminal positif) dan kalium hidroksida berair sebagai elektrolit.
Bateri litium ion menggunakan grafit sebagai anod, lithium oksida untuk katod dan garam litium sebagai elektrolit. Ion litium bergerak dari elektrod negatif kepada positif semasa pelepasan, dan dalam arah yang bertentangan apabila mengecas.
| Tajuk | Bekalan kuasa Li-ion | Bekalan Kuasa Ni-Cd |
|---|---|---|
| Voltan | 3.6 / 3.7 V | 1.2 V |
| Bilangan kitaran duti | Sehingga 1200 | Sehingga tahun 2000 |
| Kecekapan caj / pelepasan | 80…90 % | 70…90 % |
| Ketergantungan suhu keamatan proses pelepasan diri (sebulan) | Sehingga 8% pada 21 ° C Sehingga 15% pada 40 ° C Sehingga 31% pada 60 ° C | Sehingga 10% |
| Ketumpatan tenaga | 250 ... 620 W h / l | 50 ... 150 W h / l |
| Pelupusan | Sisa berbahaya yang rendah | Sisa berbahaya |
Bateri Ni-Cd mengandungi 6% (untuk sumber perindustrian) hingga 18% (untuk bateri pengguna) kadmium, yang merupakan logam berat toksik, dan oleh itu memerlukan penjagaan khas apabila mengeluarkan dan membuang bateri yang digunakan. Sisa tersebut dianggap berbahaya kepada alam sekitar. Pada masa yang sama, semua komponen bateri lithium-ion mesra alam, kerana litium bukan logam toksik.
Dari segi kos, bateri lithium-ion adalah lebih kurang 40% lebih mahal daripada nikel-kadmium. Ini dijelaskan oleh kos pengeluaran yang ketara untuk menyediakan litar perlindungan tambahan yang mengawal parameter voltan, arus dan kuasa.
Daripada ion litium lebih baik daripada nikel-kadmium
Kelemahan terbesar bateri nikel-kadmium adalah pematuhan mereka kepada apa yang dipanggil "kesan ingatan", apabila mereka dilepaskan dan diisi semula ke negeri kapasiti yang sama beberapa kali.Bateri "mengingati" titik dalam kitaran pengecasan di mana pengisian bermula, dan semasa penggunaan berikutnya, voltan pada masa ini tiba-tiba jatuh, seolah-olah bateri telah dilepaskan.
Walau bagaimanapun, kapasiti bateri sebenarnya hanya berkurang sedikit. Sesetengah jenis peranti elektronik direka khas untuk menahan undervoltage tersebut untuk masa yang cukup lama - supaya voltan mengembalikan keadaan normalnya. Bagaimanapun, beberapa peranti dan alat dimatikan semasa tempoh ini, jadi baterinya kelihatan "mati" lebih awal daripada biasa.
Kesan yang sama, yang dipanggil tekanan kemurungan, adalah hasil pengisian berulang. Dalam kes ini, bateri dicas sepenuhnya, tetapi dengan cepat dikeluarkan selepas tempoh operasi yang singkat.
Satu lagi masalah ialah "caj balik" kesan, yang berlaku disebabkan oleh kesilapan pengguna, atau apabila bateri beberapa sel telah dilepaskan sepenuhnya. Pengecasan terbalik memendekkan hayat bateri. Satu hasil sampingan dari sebaliknya adalah gas hidrogen, yang berbahaya.
Fakta menarik: Pengecasan terbalik berlaku dengan penggunaan kuasa nikel-kadmium yang tidak teratur. Kemudian dendrit terbentuk dan tersebar di dalam bateri - kristal konduktif nipis yang boleh menembusi melalui membran pemisahan antara elektrod. Ini membawa kepada litar pintas dalaman dan kegagalan bateri pramatang.
Baterai lithium-ion, sebaliknya, tidak memerlukan tahap perkhidmatan yang tinggi. Mereka boleh dicas semula sebelum mereka dibebaskan sepenuhnya (tanpa pembentukan "kesan ingatan") dan beroperasi dalam julat suhu yang lebih luas. Berbanding dengan Ni-Cd, pelepasan diri dalam penyelesaian lithium-ion adalah kurang daripada separuh daripada jumlah kapasiti, yang meningkatkan hayat perkhidmatan seperti bateri. Oleh itu, bateri lithium-ion boleh disimpan selama beberapa bulan tanpa kehilangan caj.
Daripada Nikel Kadmium Bateri Lebih Baik daripada Li-ion
Bateri NiCd boleh dipasang ke dalam pek bateri atau digunakan secara berasingan. Bateri ini kecil dan kecil, jadi ia boleh digunakan dalam kehidupan seharian, sebagai contoh, dalam lampu suluh, elektronik mudah alih, kamera dan kamkoder, serta mainan. Untuk saiz kecil, bateri nikel-kadmium lebih baik memberikan arus berdenyut tinggi dengan rintangan dalaman yang agak rendah, yang menjadikan mereka pilihan pilihan untuk kawalan pesawat elektrik, bot, kereta, alat kuasa tanpa wayar, dan juga untuk membekalkan unit flash apabila hayat perkhidmatan dan nilai kapasiti di mah tidak memainkan peranan khas.
Bateri Ni-Cd yang besar digunakan untuk permulaan udara, kenderaan elektrik dan sebagai sumber kuasa sandaran.
Penting! Kelemahan yang ketara terhadap bateri lithium-ion adalah kerapuhannya. Oleh itu, untuk memastikan operasi yang selamat, bateri memerlukan litar perlindungan khas.
Litar perlindungan direka untuk mengehadkan voltan puncak semasa mengecas bateri atau bateri. Ia menghilangkan kemungkinan undervoltage, yang boleh diperhatikan apabila sumber kuasa dilepaskan. Untuk mengelakkan suhu melampau dan meningkatkan keselamatan aplikasi, suhu di dalam kandang juga dikawal. Semua ini meningkatkan kos dan meningkatkan saiz bateri lithium-ion.
Memandangkan kualiti seperti ketumpatan tenaga yang tinggi, kekurangan kesan ingatan dan kehilangan cas yang perlahan, bateri lithium-ion digunakan terutamanya untuk tujuan ketenteraan dalam teknologi aeroangkasa, serta sumber kuasa untuk kenderaan elektrik moden (di mana berat dan dimensi cahaya adalah penting) .
Yang lebih baik: Li-Ion atau Ni-Cd
Tidak mustahil untuk menjawab soalan ini dengan jelas, dan tidak perlu. Setiap jenis bateri mempunyai aplikasi rasional sendiri.Bateri Ni-Cd lebih murah dan mempunyai sejumlah besar kitaran caj / pelepasan (yang tidak sepatutnya dilakukan!). Bateri Li-Ion dicirikan oleh saiz padatnya, hayat bateri dilanjutkan, dan ketiadaan "kesan ingatan", ia boleh beroperasi dalam julat suhu yang lebih luas.
Masih ada soalan? Tanya mereka dalam komen!
