Литиево-йонните и никело-кадмиевите батерии са два популярни класа автономни източници на захранване. Всеки от тях има определени граници на най-доброто приложение, а потребителските повреди често са свързани с незнание за характеристиките на такива батерии. С много подобни характеристики Li-Ion и NiCd батериите се различават по своя химичен състав, въздействие върху околната среда, употреба и цена.
Sodrezhanie
Какво общо имат батериите Li-Ion и Ni-Cd
Формите и някои параметри на тези класове батерии се определят от GOST 26692-85. По-специално. Този стандартен комплект за двата типа:
- Габаритни размери
- Процедура за приемане и тестване.
- Условия за безопасна употреба.
- Пълнота на доставката.
- Етикетиране, опаковане и транспортиране до потребителите.
- Списък с инструкции за безопасна работа.
- Гаранции на производителя
Важно! Тъй като приложенията на батерии от този тип непрекъснато се разширяват, наскоро бе въведен и прилаган GOST R IEC 61426-1-2014, който определя общите изисквания за батерии, използвани като възобновяеми енергийни източници (например във фотоволтаиците).
Обхватът на капацитета на батерията също е често срещан: и двете могат да бъдат произведени с индикатори от 1,2 до 3,6 Ah · или повече. Общо свойство може да се нарече и ефективността на цикли на зареждане / разреждане, която, в зависимост от конкретния производител, е в диапазона от 70 ... 90%.
Разлики между Li-Ion и Ni-Cd батериите
Нека сравним следните характеристики: същността на електрохимичните процеси, въздействието върху околната среда, цената, характеристиките на работа и производителността, както и практическото приложение.
Никел-кадмиева батерия използва кадмий като анод (отрицателен терминал), никелов оксихидроксид като катод (положителен терминал) и воден калиев хидроксид като електролит.
Литиево-йонна батерия използва графит като анод, литиев оксид за катод и литиева сол като електролит. Литиевите йони се движат от отрицателния електрод към положителния по време на разреждането и в обратна посока при зареждане.
| име | Литиево-йонни захранвания | Ni-Cd захранвания |
|---|---|---|
| волтаж | 3.6 / 3.7 V | 1.2 V |
| Брой цикли на работа | До 1200 | До 2000г |
| Ефективност на зареждане / разреждане | 80…90 % | 70…90 % |
| Температурна зависимост на интензивността на процеса на саморазряд (на месец) | До 8% при 21 ° C До 15% при 40 ° C До 31% при 60 ° C | До 10% |
| Енергийна плътност | 250 ... 620 W h / l | 50 ... 150 W h / l |
| възстановяване | Ниско опасни отпадъци | Опасни отпадъци |
Ni-Cd батериите съдържат от 6% (за индустриални източници) до 18% (за батерии за потребители) кадмий, който е токсичен тежък метал и следователно изисква специални грижи при отстраняване и изхвърляне на използвана батерия. Такива отпадъци се считат за опасни за околната среда. В същото време всички компоненти на литиево-йонните батерии са екологично чисти, тъй като литият не е токсичен метал.
По отношение на цената, литиево-йонната батерия е с около 40% по-скъпа от никел-кадмиевата. Това се обяснява със значителни производствени разходи за осигуряване на допълнителна защитна верига, която контролира параметрите на напрежение, ток и мощност.
От това литиево-йонният е по-добър от никел-кадмиевия
Най-големият недостатък на никел-кадмиевите батерии е тяхната ангажираност към така наречения „ефект на паметта“, когато те се разреждат и презареждат до същото състояние на капацитет няколко пъти.Батерията „запомня“ точката в цикъла на зареждане, в която е започнало презареждането и по време на последваща употреба напрежението в този момент внезапно пада, сякаш акумулаторът е разреден.
Капацитетът на батерията обаче всъщност намалява само леко. Някои видове електронни устройства са специално проектирани да издържат на такова напрежение достатъчно дълго време - така че напрежението да се върне в нормалното си състояние. Въпреки това, някои устройства и джаджи се изключват през този период, така че батерията изглежда "мъртва" по-рано от обикновено.
Подобен ефект, наречен стресова депресия, е резултат от многократно презареждане. В този случай батерията е напълно заредена, но бързо се разрежда след кратък период на работа.
Друг проблем е ефектът на „обратното зареждане“, който възниква поради грешка на потребителя или когато батерия от няколко клетки е напълно разредена. Обратното зареждане скъсява живота на батерията. Страничен продукт на обратното зареждане е водородният газ, който е опасен.
Интересен факт: обратното зареждане се случва при неправилна употреба на никел-кадмиеви източници на енергия. Тогава в батериите се образуват дендрити и се разпространяват - тънки проводими кристали, които могат да проникнат през разделителната мембрана между електродите. Това води до вътрешно късо съединение и преждевременна повреда на батерията.
За разлика от това, литиево-йонните батерии не изискват високо ниво на обслужване. Те могат да се презареждат преди да бъдат напълно разредени (без образуването на „ефект на паметта“) и да работят в по-широк температурен диапазон. В сравнение с Ni-Cd, саморазреждането в разтвор на литий-йон е по-малко от половината от общия капацитет, което увеличава експлоатационния живот на такава батерия. Следователно, литиево-йонна батерия може да се съхранява няколко месеца без загуба на заряд.
От това никел-кадмиевата батерия е по-добра от литиево-йонната
NiCd батериите могат да се сглобяват в батерии или да се използват отделно. Тези батерии са малки и мънички, така че могат да се използват в ежедневието, например в фенерчета, преносима електроника, фотоапарати и видеокамери, както и в играчки. За малки размери никел-кадмиевите батерии по-добре осигуряват високо импулсни токове със сравнително ниско вътрешно съпротивление, което ги прави предпочитан избор за дистанционно управлявани модели с електрическо управление на самолети, лодки, автомобили, за безжични електроинструменти, както и за захранване на светкавици, когато експлоатационният живот и стойността на капацитета в mah не играе особена роля.
Големите Ni-Cd батерии се използват за въздушни стартери, електрически превозни средства и като резервни източници на енергия.
Важно! Забележим недостатък на литиево-йонната батерия е нейната чупливост. Следователно, за да се гарантира безопасна работа, такава батерия се нуждае от специална схема за защита.
Защитната верига е проектирана да ограничава върховото напрежение по време на зареждане на батерията или батерията. Той елиминира възможността от пренапрежение, което може да се наблюдава при източване на източника на енергия. За да се предотвратят екстремни температури и да се подобри безопасността на приложение, температурата вътре в заграждението също се контролира. Всичко това увеличава разходите и увеличава размера на литиево-йонната батерия.
Като се имат предвид качества като висока енергийна плътност, липса на ефект на паметта и бавна загуба на заряд, литиево-йонните батерии се използват предимно за военни цели, в аерокосмическата технология, както и източници на енергия за съвременните електрически превозни средства (където е важно теглото и размерите) ,
Кое е по-добре: Li-Ion или Ni-Cd
На този въпрос е невъзможно да се отговори недвусмислено и не е необходимо. Всеки тип батерия има собствено рационално приложение.Ni-Cd батерията е по-евтина и има значителен брой цикли на зареждане / разреждане (което обаче не трябва да се прави често!). Li-Ion батерията се характеризира със своите компактни размери, удължен живот на батерията и липсата на „ефект на паметта“, може да работи в по-широк температурен диапазон.
Все още имате въпроси? Попитайте ги в коментарите!
