Lithium-iontové a nikl-kadmiové baterie jsou dvě populární třídy autonomních zdrojů napájení. Každá z nich má určité hranice nejlepší aplikace a selhání uživatele jsou často spojována s ignorováním vlastností takových baterií. S mnoha podobnými vlastnostmi se Li-Ion a NiCd baterie liší svým chemickým složením, dopadem na životní prostředí, použitím a cenou.
Obsah
Co mají společné Li-Ion a Ni-Cd baterie
Formy a některé parametry těchto tříd baterií určuje GOST 26692-85. Zejména. Tato standardní sada pro oba typy:
- Celkové rozměry
- Postup při přejímce a testování.
- Podmínky pro bezpečné používání.
- Úplnost dodávky.
- Označování, balení a přeprava ke spotřebitelům.
- Seznam pokynů pro bezpečný provoz.
- Záruky výrobce.
Důležité! Protože se aplikace baterií tohoto typu neustále rozšiřují, byl nedávno zaveden a aplikován GOST R IEC 61426-1-2014, který stanoví obecné požadavky na baterie používané jako obnovitelné zdroje energie (například ve fotovoltaice).
Rozsahy kapacity baterií jsou také běžné: oba mohou být vyráběny s indikátory od 1,2 do 3,6 Ah · nebo více. Společnou vlastnost lze také nazvat účinností cyklů nabíjení / vybíjení, která se v závislosti na konkrétním výrobci pohybuje v rozmezí 70 ... 90%.
Rozdíly mezi Li-Ion a Ni-Cd bateriemi
Porovnejme následující charakteristiky: podstatu elektrochemických procesů, dopad na životní prostředí, náklady, vlastnosti provozu a produktivity, jakož i praktickou aplikaci.
Nikl kadmiová baterie používá kadmium jako anodu (záporný terminál), oxyhydroxid niklu jako katodu (pozitivní terminál) a vodný hydroxid draselný jako elektrolyt.
Lithium-iontová baterie používá grafit jako anodu, oxid lithný pro katodu a lithnou sůl jako elektrolyt. Lithiové ionty se pohybují od záporné elektrody k kladné během vybíjení a v opačném směru při nabíjení.
| Název | Li-ion napájecí zdroje | Napájecí zdroje Ni-Cd |
|---|---|---|
| Napětí | 3,6 / 3,7 V | 1,2 V |
| Počet pracovních cyklů | Až 1200 | Až do roku 2000 |
| Účinnost nabíjení / vybíjení | 80…90 % | 70…90 % |
| Teplotní závislost intenzity procesu samovybíjení (za měsíc) | Až 8% při 21 ° C Až 15% při 40 ° C Až 31% při 60 ° C | Až 10% |
| Hustota energie | 250 ... 620 W h / l | 50 ... 150 W h / l |
| Likvidace | Nízce nebezpečný odpad | Nebezpečný odpad |
Ni-Cd baterie obsahují od 6% (pro průmyslové zdroje) do 18% (pro spotřebitelské baterie) kadmium, které je toxickým těžkým kovem, a proto vyžaduje zvláštní opatrnost při vyjímání a likvidaci použité baterie. Takový odpad je považován za nebezpečný pro životní prostředí. Zároveň jsou všechny komponenty lithium-iontových baterií šetrné k životnímu prostředí, protože lithium není toxický kov.
Z hlediska nákladů je lithium-iontová baterie o 40% dražší než nikl-kadmium. To je vysvětleno značnými výrobními náklady na zajištění dalšího ochranného obvodu, který řídí parametry napětí, proudu a výkonu.
Než lithium-ion je lepší než nikl-kadmium
Největší nevýhodou nikl-kadmiových baterií je jejich dodržování takzvaného „paměťového efektu“, když se několikrát vybijí a dobijí do stejného stavu kapacity.Baterie „si pamatuje“ bod v nabíjecím cyklu, ve kterém začalo dobíjení, a během následného použití napětí v tomto bodě náhle klesá, jako by byla baterie vybita.
Kapacita baterie se však ve skutečnosti snižuje jen nepatrně. Některé typy elektronických zařízení jsou speciálně navrženy tak, aby vydržely takové podpětí po dostatečně dlouhou dobu - aby se napětí vrátilo do normálního stavu. Některá zařízení a gadgety jsou však během tohoto období vypnuty, takže se zdá, že baterie je „vybitá“ dříve než obvykle.
Podobný efekt, nazývaný deprese stresu, je výsledkem opakovaného nabíjení. V tomto případě je baterie plně nabitá, ale rychle se vybije po krátké době provozu.
Dalším problémem je efekt „zpětného nabíjení“, ke kterému dochází v důsledku chyby uživatele nebo úplného vybití baterie několika článků. Reverzní nabíjení zkracuje životnost baterie. Vedlejším produktem zpětného nabíjení je plynný vodík, který je nebezpečný.
Zajímavá skutečnost: zpětné nabíjení nastává s nepravidelným používáním nikl-kadmiových zdrojů energie. Poté se v bateriích vytvoří a rozšíří dendrity - tenké vodivé krystaly, které mohou pronikat skrz separační membránu mezi elektrodami. To vede k vnitřnímu zkratu a předčasnému selhání baterie.
Naproti tomu lithium-iontové baterie nevyžadují vysokou úroveň služeb. Mohou být dobity před úplným vybitím (bez vytvoření „paměťového efektu“) a mohou pracovat v širším teplotním rozsahu. Ve srovnání s Ni-Cd je samovybíjení v lithium-iontovém roztoku menší než polovina celkové kapacity, což zvyšuje životnost takové baterie. Proto lze lithium-iontovou baterii skladovat několik měsíců bez ztráty nabití.
Než kadmiová baterie niklu je lepší než Li-ion
NiCd baterie lze skládat do bateriových sad nebo je používat samostatně. Tyto baterie jsou malé a malé, takže je lze použít v každodenním životě, například ve svítilnách, přenosné elektronice, fotoaparátech a videokamerách, jakož i v hračkách. Nikl-kadmiové baterie pro malé velikosti lépe poskytují vysoké pulzní proudy s relativně nízkým vnitřním odporem, což z nich činí preferovanou volbu pro dálkově ovládané elektricky ovládané modely letadel, člunů, automobilů, pro akumulátorové elektrické nářadí a také pro napájení zábleskových jednotek během životnosti a hodnota kapacity v mah nehraje zvláštní roli.
Velké Ni-Cd baterie se používají pro vzduchové spouštěče, elektrická vozidla a jako záložní zdroje energie.
Důležité! Výraznou nevýhodou lithium-iontové baterie je její křehkost. Proto pro zajištění bezpečného provozu potřebuje taková baterie speciální ochranný obvod.
Ochranný obvod je navržen tak, aby omezoval špičkové napětí během nabíjení baterie nebo baterie. To eliminuje možnost podpětí, které lze pozorovat při vybíjení zdroje energie. Aby se předešlo extrémním teplotám a zvýšila se bezpečnost aplikace, řídí se také teplota uvnitř krytu. To vše zvyšuje cenu a zvyšuje velikost lithium-iontové baterie.
S ohledem na vlastnosti, jako je vysoká hustota energie, nedostatek paměťového efektu a pomalá ztráta náboje, se lithium-iontové baterie používají především pro vojenské účely, v kosmické technice a jako zdroje energie pro moderní elektrická vozidla (kde je důležitá nízká hmotnost a rozměry) .
Což je lepší: Li-Ion nebo Ni-Cd
Na tuto otázku nelze jednoznačně odpovědět a není to nutné. Každý typ baterie má svou vlastní racionální aplikaci.Baterie Ni-Cd je levnější a má značný počet cyklů nabíjení / vybíjení (které by se však neměly provádět často!). Li-Ion baterie se vyznačuje kompaktní velikostí, prodlouženou životností a absencí „paměťového efektu“, může pracovat v širším teplotním rozsahu.
Stále máte otázky? Zeptejte se jich v komentářích!
