Li-ión vs. NiCad
Share
Lítium-iónové (alebo Li-ion) batérie sú menšie, vyžadujú nízku údržbu a sú z hľadiska životného prostredia bezpečnejšie ako Nikel-kadmium (tiež nazývaný NiCd, NiCd alebo Ni-Cd) batérie. Aj keď majú lítium-iónové a NiCd batérie podobné, líšia sa chemickým zložením, vplyvom na životné prostredie, použitím a nákladmi.
Porovnávacia tabuľka
| Li-ion | NiCd | |
|---|---|---|
| Merný výkon | ~ 250 - ~ 340 W / kg | 1800mha |
| Pamäťový efekt | Netrpia pamäťovým efektom | Trpí pamäťovým efektom |
Obsah: Li-ion vs NiCad
- 1 Elektrochémia
- 2 Dopad na životné prostredie
- 3 Náklady
- 4 Prevádzka a výkon
- 5 Veľkosti a typy
- 6 Aplikácie
- 7 Referencie
elektrochémia
Nikel-kadmiová batéria používa kadmium pre anódu (negatívny terminál), oxid nikelnatý pre katódu (pozitívny terminál) a vodný hydroxid draselný ako elektrolyt.
Lítium-iónová batéria používa grafit ako anódu, oxid lítny pre katódu a soľ lítia ako elektrolyt. Lítiové ióny sa počas vybíjania pohybujú zo zápornej elektródy na kladnú elektródu a pri nabíjaní späť. Na rozdiel od jednorazových lítiových primárnych batérií používajú lítium-iónové elektrochemické články interkalovanú lítiovú zlúčeninu ako materiál elektródy namiesto kovového lítia.
Dopad na životné prostredie
Batérie NiCad obsahujú kadmium medzi 6% (priemyselné batérie) a 18% (spotrebiteľské batérie), čo je toxický ťažký kov, a preto si pri likvidácii batérií vyžaduje osobitnú starostlivosť. Federálna vláda ho klasifikuje ako nebezpečný odpad. V Spojených štátoch je časť ceny batérie poplatkom za jej riadne zneškodnenie na konci jej životnosti.
Súčasti lítium-iónových batérií sú bezpečné z hľadiska životného prostredia, pretože lítium je nebezpečný odpad.
náklady
Lítium-iónová batéria stojí asi o 40 percent viac z dôvodu výroby špeciálneho ochranného obvodu na sledovanie napätia a prúdu.
Prevádzka a výkon
Najväčšou nevýhodou nikel-kadmiových batérií je, že trpia „pamäťovým efektom“, ak sú niekoľkokrát vybité a znovu nabité do rovnakého stavu. Batéria „si pamätá“ miesto vo svojom nabíjacom cykle, kde sa začalo nabíjanie a počas následného používania napätie v tomto bode náhle kleslo, akoby sa vybila batéria. Kapacita batérie sa však podstatne neznižuje. Niektoré elektroniky sú špeciálne navrhnuté tak, aby vydržali toto znížené napätie dostatočne dlho na to, aby sa napätie vrátilo k normálu. Niektoré zariadenia však nie sú schopné pracovať počas tohto obdobia zníženého napätia a batéria sa zdá byť vybitá skôr, ako je obvyklé.
Podobný efekt nazývaný útlm napätia alebo lenivý účinok batérie je výsledkom opakovaného prebíjania. V tomto prípade sa zdá, že batéria je úplne nabitá, ale vybije sa rýchlo po krátkej dobe prevádzky. Pri správnom zaobchádzaní môže nikel-kadmiová batéria vydržať 1 000 alebo viac cyklov, kým jej kapacita klesne pod polovicu pôvodnej kapacity..
Ďalším problémom je spätné nabíjanie, ku ktorému dochádza v dôsledku chyby používateľa alebo keď je batéria niekoľkých článkov úplne vybitá. Spätné nabíjanie môže znížiť životnosť batérie. Vedľajším produktom spätného nabíjania je plynný vodík, ktorý môže byť nebezpečný.
Ak sa nepoužívajú pravidelne, majú tendenciu sa vyvíjať v NiCad batériách. Dendrity sú tenké vodivé kryštály, ktoré môžu preniknúť cez oddeľovaciu membránu medzi elektródami. To vedie k vnútorným skratom a predčasnej poruche.
Lítium-iónové batérie sú nenáročné na údržbu. Môžu sa nabíjať skôr, ako sa úplne vybijú bez vytvorenia „pamäťového efektu“ a môžu pracovať v širšom teplotnom rozsahu. V porovnaní s Ni-Cd je samovybíjanie lítium-iónov menej ako polovica, takže je vhodný pre moderné aplikácie na meranie spotreby paliva. Jedinou nevýhodou je lítium-iónová batéria je krehká a na zabezpečenie bezpečnej prevádzky je potrebný ochranný obvod. Ochranný obvod je zabudovaný do každého balenia, čo obmedzuje špičkové napätie každej bunky počas nabíjania a zabraňuje tomu, aby napätie bunky pri vybití kleslo príliš nízko. Aby sa predišlo extrémnym teplotným extrémom, monitoruje sa aj teplota bunky.
Veľkosti a typy
Ni-Cd články sú dostupné od AAA až D, rovnako veľké ako alkalické batérie, ako aj niekoľko veľkostí buniek. Okrem jednotlivých buniek sú k dispozícii v baleniach až do 300 buniek, ktoré sa bežne používajú v automobilovom priemysle a vo vysokovýkonných priemyselných aplikáciách. V prípade prenosných aplikácií je počet buniek nižší ako 18 buniek. Existujú 2 typy NiCd batérií: utesnené a odvetrané.
Lítium-iónové batérie sú menšie, ľahšie a poskytujú viac energie ako nikel-kadmiové batérie. Sú tiež k dispozícii v širokej škále tvarov a veľkostí v 4 typoch formátov:
- Malý valcový (plné telo bez koncoviek, aké sa používajú v batériách prenosných počítačov)
- Veľký valcový (plné teleso s veľkými závitovými svorkami)
- Puzdro (mäkké, ploché telo, aké sa používa v mobilných telefónoch)
- Prizmatické (polotvrdé plastové puzdro s veľkými závitovými svorkami, často používané v hnacích súpravách vozidiel)
Bunky puzdra majú najvyššiu hustotu energie v dôsledku neprítomnosti puzdra. Vyžaduje sa však určitá vonkajšia forma zadržania, aby sa zabránilo expanzii, keď je úroveň jej stavu nabitia (SOC) vysoká.
aplikácia
Batérie NiCad sa môžu zostavovať do blokov batérií alebo sa môžu používať jednotlivo. Malé a miniatúrne články sa dajú použiť vo baterkách, prenosnej elektronike, fotoaparátoch a hračkách. Môžu dodávať vysoké rázové prúdy s relatívne nízkym vnútorným odporom, čo z nich robí priaznivú voľbu pre diaľkovo ovládané elektrické modely lietadiel, člnov, automobilov, akumulátorových elektrických nástrojov a bleskov fotoaparátov. Väčšie zaplavené články sa používajú na štartovanie batérií lietadiel, elektrických vozidiel a napájanie v pohotovostnom režime.
Lítium-iónové batérie sú s kvalitou, ako je vysoká energetická hustota, žiadny pamäťový efekt a pomalá strata nabitia, keď sa nepoužíva, najobľúbenejšou voľbou pre spotrebnú elektroniku. Rastú tiež popularity vojenských, elektrických vozidiel a leteckých aplikácií.
Referencie
- http://support.radioshack.com/support_tutorials/batteries/bt-liion-main.htm
- http://en.wikipedia.org/wiki/Nickel-cadmium_battery
- http://en.wikipedia.org/wiki/Lithium-ion_battery
