Baterie litowo-jonowe i niklowo-kadmowe to dwie popularne klasy autonomicznych zasilaczy. Każda z nich ma pewne granice najlepszej aplikacji, a awarie użytkowników są często związane z nieznajomością funkcji takich baterii. Dzięki wielu podobnym cechom akumulatory Li-Ion i NiCd różnią się składem chemicznym, wpływem na środowisko, użytkowaniem i kosztami.
Treść
Co mają wspólnego baterie litowo-jonowe i Ni-Cd
Formy i niektóre parametry tych klas akumulatorów określa GOST 26692-85. W szczególności Te standardowe zestawy dla obu typów:
- Gabaryty
- Procedura akceptacji i testowania.
- Warunki bezpiecznego użytkowania.
- Kompletność dostawy.
- Etykietowanie, pakowanie i transport do konsumentów.
- Lista instrukcji bezpiecznej obsługi.
- Gwarancje producenta.
Ważne! Ponieważ zastosowania tego typu akumulatorów stale się zwiększają, GOST R IEC 61426-1-2014 został niedawno wprowadzony i zastosowany, co określa ogólne wymagania dla akumulatorów wykorzystywanych jako odnawialne źródła energii (na przykład w fotowoltaice).
Zakresy pojemności akumulatorów są również powszechne: oba mogą być produkowane ze wskaźnikami od 1,2 do 3,6 Ah · lub więcej. Wspólną właściwość można również nazwać wydajnością cykli ładowania / rozładowania, która w zależności od konkretnego producenta mieści się w przedziale 70 ... 90%.
Różnice między akumulatorami Li-Ion i Ni-Cd
Porównajmy następujące cechy: istotę procesów elektrochemicznych, wpływ na środowisko, koszty, cechy działania i produktywności, a także praktyczne zastosowanie.
Bateria niklowo-kadmowa wykorzystuje kadm jako anodę (biegun ujemny), tlenotlenek niklu jako katodę (biegun dodatni) i wodny roztwór wodorotlenku potasu jako elektrolit.
Bateria litowo-jonowa wykorzystuje grafit jako anodę, tlenek litu dla katody i sól litu jako elektrolit. Jony litu przemieszczają się z elektrody ujemnej do dodatniej podczas rozładowania i w przeciwnym kierunku podczas ładowania.
| Tytuł | Zasilacze litowo-jonowe | Zasilacze Ni-Cd |
|---|---|---|
| Napięcie | 3,6 / 3,7 V. | 1,2 V. |
| Liczba cykli roboczych | Do 1200 | Do 2000 r |
| Wydajność ładowania / rozładowania | 80…90 % | 70…90 % |
| Zależność temperatury od intensywności procesu samorozładowania (miesięcznie) | Do 8% w 21 ° C Do 15% przy 40 ° C Do 31% w 60 ° C | Do 10% |
| Gęstość energii | 250 ... 620 W h / l | 50 ... 150 W h / l |
| Utylizacja | Niskie odpady niebezpieczne | Niebezpieczne odpady |
Akumulatory Ni-Cd zawierają od 6% (w przypadku źródeł przemysłowych) do 18% (w przypadku akumulatorów konsumpcyjnych) kadm, który jest toksycznym metalem ciężkim i dlatego wymaga szczególnej ostrożności podczas wyjmowania i usuwania zużytej baterii. Takie odpady są uważane za niebezpieczne dla środowiska. Jednocześnie wszystkie elementy akumulatorów litowo-jonowych są przyjazne dla środowiska, ponieważ lit nie jest toksycznym metalem.
Pod względem kosztów akumulator litowo-jonowy jest o około 40% droższy niż akumulator niklowo-kadmowy. Wyjaśnia to znaczne koszty produkcji związane z zapewnieniem dodatkowego obwodu ochronnego, który kontroluje parametry napięcia, prądu i mocy.
Niż litowo-jonowy jest lepszy niż niklowo-kadmowy
Największą wadą akumulatorów niklowo-kadmowych jest ich przyleganie do tak zwanego „efektu pamięci”, gdy są one kilkakrotnie rozładowywane i ładowane do tego samego stanu pojemności.Akumulator „zapamiętuje” punkt cyklu ładowania, w którym rozpoczęło się ładowanie, a podczas kolejnego użytkowania napięcie w tym punkcie nagle spada, tak jakby akumulator został rozładowany.
Jednak pojemność baterii faktycznie maleje tylko nieznacznie. Niektóre typy urządzeń elektronicznych są specjalnie zaprojektowane tak, aby wytrzymywały takie podnapięcie przez wystarczająco długi czas - aby napięcie powróciło do normalnego stanu. Jednak w tym czasie niektóre urządzenia i gadżety są wyłączone, więc bateria wydaje się „rozładowana” wcześniej niż zwykle.
Podobny efekt, zwany depresją stresu, jest wynikiem wielokrotnego ładowania. W takim przypadku akumulator jest w pełni naładowany, ale szybko się rozładowuje po krótkim okresie działania.
Kolejnym problemem jest efekt „odwrotnego ładowania”, który występuje z powodu błędu użytkownika lub gdy bateria kilku ogniw jest całkowicie rozładowana. Odwrotne ładowanie skraca żywotność baterii. Produktem ubocznym ładowania wstecznego jest gazowy wodór, który jest niebezpieczny.
Ciekawy fakt: odwrotne ładowanie występuje przy nieregularnym stosowaniu źródeł energii niklowo-kadmowej. Następnie powstają dendryty i rozprzestrzeniają się w bateriach - cienkie przewodzące kryształy, które mogą przenikać przez membranę separacyjną między elektrodami. Prowadzi to do wewnętrznego zwarcia i przedwczesnej awarii akumulatora.
Natomiast akumulatory litowo-jonowe nie wymagają wysokiego poziomu obsługi. Można je ładować, zanim zostaną całkowicie rozładowane (bez tworzenia „efektu pamięci”) i działać w szerszym zakresie temperatur. W porównaniu do Ni-Cd, samorozładowanie w roztworze litowo-jonowym stanowi mniej niż połowę całkowitej pojemności, co zwiększa żywotność takiego akumulatora. Dlatego akumulator litowo-jonowy może być przechowywany przez kilka miesięcy bez utraty ładunku.
Niż niklowo-kadmowa bateria jest lepsza niż litowo-jonowa
Akumulatory NiCd mogą być montowane w zestawach akumulatorów lub używane osobno. Baterie te są małe i małe, dzięki czemu można je stosować na co dzień, na przykład w latarkach, przenośnej elektronice, aparatach i kamerach, a także w zabawkach. W przypadku małych rozmiarów akumulatory niklowo-kadmowe lepiej zapewniają wysokie prądy pulsacyjne o stosunkowo niskiej rezystancji wewnętrznej, co czyni je preferowanym wyborem dla zdalnie sterowanych, sterowanych elektrycznie modeli samolotów, łodzi, samochodów, do elektronarzędzi bezprzewodowych, a także do zasilania lamp błyskowych, gdy żywotność i wartość pojemności w mah nie odgrywa szczególnej roli.
Duże akumulatory Ni-Cd wykorzystywane są w rozrusznikach powietrznych, pojazdach elektrycznych oraz jako zapasowe źródła zasilania.
Ważne! Zauważalną wadą akumulatora litowo-jonowego jest jego kruchość. Dlatego, aby zapewnić bezpieczne działanie, taki akumulator wymaga specjalnego obwodu ochronnego.
Obwód ochronny ma na celu ograniczenie napięcia szczytowego podczas ładowania akumulatora lub akumulatora. Eliminuje to możliwość wystąpienia podnapięcia, które można zaobserwować po rozładowaniu źródła zasilania. Aby zapobiec ekstremalnym temperaturom i poprawić bezpieczeństwo aplikacji, kontrolowana jest również temperatura wewnątrz obudowy. Wszystko to zwiększa koszt i zwiększa rozmiar baterii litowo-jonowej.
Biorąc pod uwagę takie cechy, jak wysoka gęstość energii, brak efektu pamięci i powolna utrata ładunku, akumulatory litowo-jonowe są stosowane przede wszystkim do celów wojskowych, w technologii lotniczej i kosmicznej, a także jako źródła energii dla nowoczesnych pojazdów elektrycznych (gdzie ważna jest niewielka waga i wymiary) .
Co jest lepsze: Li-Ion lub Ni-Cd
Nie można jednoznacznie odpowiedzieć na to pytanie i nie jest to konieczne. Każdy typ baterii ma swoje racjonalne zastosowanie.Akumulator Ni-Cd jest tańszy i ma znaczną liczbę cykli ładowania / rozładowania (czego jednak nie należy często robić!). Akumulator litowo-jonowy charakteryzuje się kompaktowym rozmiarem, dłuższą żywotnością i brakiem „efektu pamięci”; może pracować w szerszym zakresie temperatur.
Nadal masz pytania? Zapytaj ich w komentarzach!
