Litiumjon- och nickel-kadmiumbatterier är två populära klasser av autonoma kraftförsörjningar. Var och en av dem har vissa gränser för den bästa applikationen, och användarfel är ofta förknippade med okunnighet om funktionerna i sådana batterier. Med många liknande egenskaper skiljer sig Li-Ion och NiCd-batterier i sin kemiska sammansättning, miljöpåverkan, användning och kostnad.
Sodrezhanie
Vad har Li-Ion- och Ni-Cd-batterier gemensamt
Former och vissa parametrar för dessa batteriklasser bestäms av GOST 26692-85. I synnerhet. Denna standard anger för båda typerna:
- Övergripande dimensioner
- Accepterings- och testförfarande.
- Villkor för säker användning.
- Leveransens fullständighet.
- Märkning, förpackning och transport till konsumenter.
- Förteckning över instruktioner för säker drift.
- Tillverkarens garantier.
Viktigt! Eftersom applikationerna av batterier av denna typ ständigt expanderar har GOST R IEC 61426-1-2014 nyligen införts och applicerats, vilket fastställer de allmänna kraven för batterier som används som förnybara energikällor (till exempel i fotovoltaik).
Batteriets kapacitet är också vanligt: båda kan produceras med indikatorer från 1,2 till 3,6 Ah · eller mer. En gemensam egenskap kan också kallas effektiviteten för laddnings- / urladdningscykler, som beroende på tillverkaren är i intervallet 70 ... 90%.
Skillnader mellan Li-Ion- och Ni-Cd-batterier
Låt oss jämföra följande egenskaper: kärnan i elektrokemiska processer, miljöpåverkan, kostnad, funktionsegenskaper och produktivitet samt praktisk tillämpning.
Nickel kadmiumbatteri använder kadmium som en anod (negativ terminal), nickeloxyhydroxid som en katod (positiv terminal) och vattenhaltig kaliumhydroxid som en elektrolyt.
Litiumjonbatteri använder grafit som anod, litiumoxid för en katod och litiumsalt som en elektrolyt. Litiumjoner rör sig från den negativa elektroden till den positiva under urladdningen och i motsatt riktning vid laddning.
| namn | Li-ion strömförsörjning | Ni-Cd nätaggregat |
|---|---|---|
| spänning | 3,6 / 3,7 V | 1,2 V |
| Antal tjänstecykler | Upp till 1200 | Fram till 2000 |
| Laddnings- / urladdningseffektivitet | 80…90 % | 70…90 % |
| Temperaturberoende av intensiteten hos självutladdningsprocessen (per månad) | Upp till 8% vid 21 ° C Upp till 15% vid 40 ° C Upp till 31% vid 60 ° C | Upp till 10% |
| Energitäthet | 250 ... 620 W h / l | 50 ... 150 W h / l |
| återvinning | Låg farligt avfall | Farligt avfall |
Ni-Cd-batterier innehåller från 6% (för industriella källor) till 18% (för konsumentbatterier) kadmium, som är en giftig tungmetall, och därför kräver särskild försiktighet när du tar bort och bortskaffar ett begagnat batteri. Sådant avfall anses vara miljöfarligt. Samtidigt är alla komponenter i litiumjonbatterier miljövänliga, eftersom litium inte är en giftig metall.
När det gäller kostnaden är ett litiumjonbatteri cirka 40% dyrare än nickel-kadmium. Detta förklaras av betydande produktionskostnader för att tillhandahålla en ytterligare skyddskrets som styr parametrarna för spänning, ström och effekt.
Ännu litiumjon är bättre än nickel-kadmium
Den största nackdelen med nickel-kadmiumbatterier är deras engagemang för den så kallade "minneseffekten", när de laddas ur och laddas till samma kapacitetstillstånd flera gånger.Batteriet "kommer ihåg" punkten i laddningscykeln vid vilken laddningen började, och vid efterföljande användning sjunker plötsligt spänningen vid denna punkt, som om batteriet var urladdat.
Men batterikapaciteten minskar faktiskt bara något. Vissa typer av elektroniska apparater är speciellt konstruerade för att motstå en sådan underspänning under en tillräckligt lång tid - så att spänningen återgår till sitt normala tillstånd. Vissa enheter och prylar är dock avstängda under denna period, så batteriet verkar vara "dött" tidigare än vanligt.
En liknande effekt, kallad stressdepression, är resultatet av upprepad laddning. I detta fall är batteriet fulladdat, men laddas snabbt ut efter en kort tids drift.
Ett annat problem är "omvänd laddning" -effekt, som uppstår på grund av ett användarfel, eller när ett batteri på flera celler är helt urladdat. Omvänd laddning förkortar batteriets livslängd. En biprodukt av omvänd laddning är vätgas, som är farligt.
Intressant faktum: omvänd laddning sker med oregelbunden användning av nickel-kadmiumkällor. Sedan bildas dendriter och sprids i batterierna - tunna ledande kristaller som kan tränga igenom separationsmembranet mellan elektroderna. Detta leder till en intern kortslutning och för tidigt batterifel.
Lithium-ion-batterier kräver däremot ingen hög servicenivå. De kan laddas innan de är helt urladdade (utan bildning av "minneseffekt") och arbetar inom ett större temperaturområde. Jämfört med Ni-Cd är självutladdning i en litiumjonlösning mindre än hälften av den totala kapaciteten, vilket ökar livslängden för ett sådant batteri. Därför kan ett litiumjonbatteri förvaras i flera månader utan att ladda ner.
Än nickelkadmiumbatteri är bättre än Li-ion
NiCd-batterier kan monteras i batteripaket eller användas separat. Dessa batterier är små och små, så de kan användas i vardagen, till exempel i ficklampor, bärbar elektronik, kameror och videokameror, liksom i leksaker. För små storlekar ger nickel-kadmiumbatterier bättre höga pulserade strömmar med relativt lågt inre motstånd, vilket gör dem till det föredragna valet för fjärrstyrda elektriskt styrda modeller av flygplan, båtar, bilar, för trådlösa elverktyg, samt för att tillhandahålla blixtaggregat när livslängden och värdet på kapacitet i mah spelar inte en speciell roll.
Stora Ni-Cd-batterier används för luftstarter, elfordon och som reservkraftkällor.
Viktigt! En märkbar nackdel med ett litiumjonbatteri är dess bräcklighet. För att säkerställa säker drift behöver ett sådant batteri därför en speciell skyddskrets.
Skyddskretsen är utformad för att begränsa toppspänningen under laddning av batteriet eller batteriet. Det eliminerar möjligheten till undervoltage, som kan observeras när strömkällan laddas ur. För att förhindra extrema temperaturer och förbättra appliceringssäkerheten kontrolleras också temperaturen inuti höljet. Allt detta ökar kostnaden och ökar storleken på litiumjonbatteriet.
Med tanke på egenskaper som hög energitäthet, brist på minneseffekt och långsam laddningsförlust används litiumjonbatterier främst för militära ändamål, inom rymdteknik, liksom kraftkällor för moderna elektriska fordon (där lätt vikt och dimensioner är viktiga) .
Vilket är bättre: Li-Ion eller Ni-Cd
Det är omöjligt att svara på denna fråga på ett entydigt sätt, och det är inte nödvändigt. Varje batterityp har sin egen rationella applikation.Ett Ni-Cd-batteri är billigare och har ett betydande antal laddnings- / urladdningscykler (vilket dock inte borde göras ofta!). Li-Ion-batteriet kännetecknas av dess kompakta storlek, utökade batteritid och frånvaron av en "minneseffekt"; det kan fungera inom ett större temperaturområde.
Har du fortfarande frågor? Fråga dem i kommentarerna!
