Litija jonu un niķeļa-kadmija baterijas ir divas populāras autonomās barošanas klases. Katram no viņiem ir noteiktas labākā lietojuma robežas, un lietotāju kļūmes bieži ir saistītas ar šādu akumulatoru īpašību nezināšanu. Ar daudzām līdzīgām īpašībām Li-Ion un NiCd akumulatori atšķiras pēc to ķīmiskā sastāva, ietekmes uz vidi, lietošanas un izmaksām.
Saturs
Kas kopīgs Li-Ion un Ni-Cd akumulatoriem?
Šo akumulatoru klašu formas un dažus parametrus nosaka GOST 26692-85. Jo īpaši. Šis standarts ir noteikts abiem veidiem:
- Kopējie izmēri
- Pieņemšanas un pārbaudes procedūra.
- Drošas lietošanas nosacījumi.
- Piegādes pabeigtība.
- Marķēšana, iesaiņošana un transportēšana patērētājiem.
- Instrukciju saraksts drošai darbībai.
- Ražotāja garantija.
Svarīgi! Tā kā šāda veida akumulatoru lietojumprogrammas pastāvīgi paplašinās, nesen tika ieviests un ieviests GOST R IEC 61426-1-2014, kas nosaka vispārīgās prasības baterijām, kuras izmanto kā atjaunojamos enerģijas avotus (piemēram, fotoelementos).
Bateriju ietilpības diapazoni ir arī bieži: abus tos var ražot ar indikatoriem no 1,2 līdz 3,6 Ah · vai vairāk. Par kopīgu īpašību var saukt arī lādēšanas / izlādes ciklu efektivitāti, kas atkarībā no konkrētā ražotāja ir diapazonā no 70 līdz 90%.
Atšķirības starp Li-Ion un Ni-Cd akumulatoriem
Salīdzināsim šādus raksturlielumus: elektroķīmisko procesu būtība, ietekme uz vidi, izmaksas, darbības īpašības un produktivitāte, kā arī praktiskais pielietojums.
Niķeļa kadmija akumulators kadmiju izmanto kā anodu (negatīvs terminālis), niķeļa oksihidroksīdu kā katodu (pozitīvu galu) un kālija hidroksīda ūdens šķīdumu kā elektrolītu.
Litija jonu akumulators grafītu izmanto kā anodu, litija oksīdu katodam un litija sāli kā elektrolītu. Litija joni pārvietojas no negatīvā elektroda uz pozitīvo izlādes laikā un uzlādēšanas laikā pretējā virzienā.
| Nosaukums | Li-jonu barošanas avoti | Ni-Cd barošanas avoti |
|---|---|---|
| Spriegums | 3,6 / 3,7 V | 1,2 V |
| Darba ciklu skaits | Līdz 1200 | Līdz 2000. gadam |
| Uzlādes / izlādes efektivitāte | 80…90 % | 70…90 % |
| Pašizlādes procesa intensitātes atkarība no temperatūras (mēnesī) | Līdz 8% pie 21 ° C Līdz 15% 40 ° C temperatūrā Līdz 31% 60 ° C temperatūrā | Līdz 10% |
| Enerģijas blīvums | 250 ... 620 W h / l | 50 ... 150 W h / l |
| Likvidēšana | Zema bīstamības atkritumi | Bīstamie atkritumi |
Ni-Cd baterijas satur no 6% (rūpnieciskiem avotiem) līdz 18% (plaša patēriņa akumulatoriem) kadmiju, kas ir toksisks smagais metāls, un tāpēc tam ir nepieciešama īpaša piesardzība, noņemot un iznīcinot izlietotu akumulatoru. Šādi atkritumi tiek uzskatīti par videi bīstamiem. Tajā pašā laikā visi litija jonu akumulatoru komponenti ir videi draudzīgi, jo litijs nav toksisks metāls.
Izmaksu ziņā litija jonu akumulators ir par aptuveni 40% dārgāks nekā niķeļa-kadmija. Tas izskaidrojams ar ievērojamām ražošanas izmaksām par papildu aizsardzības shēmas nodrošināšanu, kas kontrolē sprieguma, strāvas un jaudas parametrus.
Nekā litija jons ir labāks par niķeļa-kadmiju
Niķeļa-kadmija bateriju lielākais trūkums ir to ievērošana tā saucamajam “atmiņas efektam”, kad tās vairākas reizes tiek izlādētas un uzlādētas tādā pašā ietilpības stāvoklī.Akumulators “atceras” lādēšanas cikla punktu, kurā sākās uzlādēšana, un turpmākās lietošanas laikā šajā brīdī pēkšņi samazinās spriegums, it kā akumulators būtu izlādējies.
Tomēr akumulatora jauda faktiski tikai nedaudz samazinās. Daži elektronisko ierīču veidi ir īpaši izstrādāti, lai pietiekami ilgi izturētu šādu zemspriegumu - lai spriegums atgrieztos normālā stāvoklī. Tomēr šajā laikā dažas ierīces un sīkrīki tiek izslēgti, tāpēc šķiet, ka akumulators ir "miris" agrāk nekā parasti.
Līdzīgs efekts, ko sauc par stresa nomākumu, ir atkārtotas uzlādes rezultāts. Šajā gadījumā akumulators ir pilnībā uzlādēts, bet pēc īsa darbības laika tas ātri izlādējas.
Vēl viena problēma ir “apgrieztās uzlādes” efekts, kas rodas lietotāja kļūdas dēļ vai tad, kad vairāku šūnu akumulators ir pilnībā izlādējies. Apgrieztā uzlāde saīsina akumulatora darbības laiku. Reversās uzlādes blakusprodukts ir bīstama ūdeņraža gāze.
Interesants fakts: apgrieztā uzlāde notiek ar neregulāru niķeļa-kadmija enerģijas avotu izmantošanu. Tad akumulatoros veidojas un izplatās dendrīti - plāni vadoši kristāli, kas var iekļūt caur atdalīšanas membrānu starp elektrodiem. Tas noved pie iekšēja īssavienojuma un priekšlaicīgas akumulatora kļūmes.
Turpretim litija jonu akumulatoriem nav vajadzīgs augsts servisa līmenis. Tos var uzlādēt pirms pilnīgas izlādes (neveidojot “atmiņas efektu”) un darboties plašākā temperatūras diapazonā. Salīdzinot ar Ni-Cd, pašizlāde litija jonu šķīdumā ir mazāka par pusi no kopējās ietilpības, kas palielina šāda akumulatora kalpošanas laiku. Tāpēc litija jonu akumulatoru var uzglabāt vairākus mēnešus, nezaudējot uzlādi.
Nekā niķeļa kadmija akumulators ir labāks par litija jonu
NiCd baterijas var salikt akumulatoros vai izmantot atsevišķi. Šīs baterijas ir mazas un niecīgas, tāpēc tās var izmantot ikdienas dzīvē, piemēram, lukturīšos, portatīvajā elektronikā, kamerās un videokamerās, kā arī rotaļlietās. Nelieliem izmēriem niķeļa-kadmija akumulatori labāk nodrošina augstas impulsa strāvas ar salīdzinoši zemu iekšējo pretestību, kas padara tos par vēlamu izvēli tālvadības lidmašīnu, laivu, automašīnu, bezvada elektroinstrumentu elektriski vadāmiem modeļiem, kā arī zibspuldzes padevei, ja kalpošanas laiks un kapacitātes vērtībai mah nav īpaša loma.
Lielas Ni-Cd baterijas tiek izmantotas starteriem, elektriskajiem transportlīdzekļiem un kā rezerves enerģijas avoti.
Svarīgi! Ievērojams litija jonu akumulatora trūkums ir tā trauslums. Tāpēc, lai nodrošinātu drošu darbību, šādai baterijai nepieciešama īpaša aizsardzības shēma.
Aizsardzības ķēde ir paredzēta, lai ierobežotu maksimālo spriegumu akumulatora vai akumulatora uzlādes laikā. Tas novērš nepietiekama sprieguma iespēju, ko var novērot, kad strāvas avots tiek izlādēts. Lai novērstu ārkārtas temperatūru un uzlabotu lietošanas drošību, tiek kontrolēta arī temperatūra kamerā. Tas viss palielina izmaksas un palielina litija jonu akumulatora izmēru.
Ņemot vērā tādas īpašības kā augsts enerģijas blīvums, atmiņas efekta trūkums un lēns uzlādes zudums, litija jonu akumulatorus galvenokārt izmanto militāriem mērķiem kosmiskās aviācijas tehnoloģijās, kā arī moderno elektrisko transportlīdzekļu enerģijas avotus (kur svarīgs ir vieglais svars un izmēri). .
Kurš ir labāks: Li-Ion vai Ni-Cd
Uz šo jautājumu nav iespējams atbildēt viennozīmīgi, un tas nav nepieciešams. Katram akumulatora tipam ir savs racionālais pielietojums.Ni-Cd akumulators ir lētāks, un tam ir ievērojams skaits uzlādes / izlādes ciklu (ko tomēr nevajadzētu darīt bieži!). Li-Ion akumulatoru raksturo kompaktais izmērs, ilgāks akumulatora darbības laiks un “atmiņas efekta” neesamība; tas var darboties plašākā temperatūras diapazonā.
Vai jums joprojām ir jautājumi? Pajautājiet viņiem komentāros!
