As baterias de íons de lítio e níquel-cádmio são duas classes populares de fontes de alimentação autônomas. Cada um deles possui certos limites da melhor aplicação e as falhas do usuário são frequentemente associadas à ignorância dos recursos de tais baterias. Com muitas características semelhantes, as baterias Li-Ion e NiCd diferem em sua composição química, impacto ambiental, uso e custo.
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O que as baterias de íon de lítio e Ni-Cd têm em comum
Formas e alguns parâmetros dessas classes de baterias são determinados pelo GOST 26692-85. Em particular. Esse padrão define para os dois tipos:
- Dimensões gerais
- Procedimento de aceitação e teste.
- Condições para uso seguro.
- Conclusão da entrega.
- Rotulagem, embalagem e transporte para os consumidores.
- Lista de instruções para operação segura.
- Garantias do fabricante.
Importante! Como as aplicações de baterias deste tipo estão em constante expansão, o GOST R IEC 61426-1-2014 foi recentemente introduzido e aplicado, o que estipula os requisitos gerais para baterias usadas como fontes de energia renováveis (por exemplo, em energia fotovoltaica).
As faixas de capacidade da bateria também são comuns: ambas podem ser produzidas com indicadores de 1,2 a 3,6 Ah · ou mais. Uma propriedade comum também pode ser chamada de eficiência dos ciclos de carga / descarga, que, dependendo do fabricante em particular, está na faixa de 70 a 90%.
Diferenças entre baterias Li-Ion e Ni-Cd
Vamos comparar as seguintes características: a essência dos processos eletroquímicos, impacto ambiental, custo, características de operação e produtividade, bem como aplicação prática.
Bateria de níquel-cádmio usa cádmio como ânodo (terminal negativo), oxi-hidróxido de níquel como cátodo (terminal positivo) e hidróxido de potássio aquoso como eletrólito.
Bateria de iões de lítio usa grafite como ânodo, óxido de lítio para um cátodo e sal de lítio como eletrólito. Os íons de lítio movem-se do eletrodo negativo para o positivo durante a descarga e na direção oposta ao carregar.
| Título | Fontes de alimentação de íons de lítio | Fontes de alimentação Ni-Cd |
|---|---|---|
| Tensão | 3,6 / 3,7 V | 1,2 V |
| Número de ciclos de serviço | Até 1200 | Até 2000 |
| Eficiência de carga / descarga | 80…90 % | 70…90 % |
| Dependência da temperatura da intensidade do processo de autodescarga (por mês) | Até 8% a 21 ° C Até 15% a 40 ° C Até 31% a 60 ° C | Até 10% |
| Densidade de energia | 250 ... 620 W h / l | 50 ... 150 W h / l |
| Eliminação | Baixo resíduo perigoso | Resíduos perigosos |
As baterias de Ni-Cd contêm de 6% (para fontes industriais) a 18% (para baterias de consumidores) de cádmio, que é um metal pesado tóxico e, portanto, requer cuidados especiais ao remover e descartar uma bateria usada. Tais resíduos são considerados ambientalmente perigosos. Ao mesmo tempo, todos os componentes das baterias de íon-lítio são ecologicamente corretos, uma vez que o lítio não é um metal tóxico.
Em termos de custo, uma bateria de íons de lítio é cerca de 40% mais cara que o níquel-cádmio. Isso é explicado pelos custos de produção significativos para o fornecimento de um circuito de proteção adicional que controla os parâmetros de tensão, corrente e potência.
Do que o íon de lítio é melhor que o níquel-cádmio
A maior desvantagem das baterias de níquel-cádmio é a adesão ao chamado "efeito memória", quando são descarregadas e recarregadas no mesmo estado de capacidade várias vezes.A bateria "lembra" o ponto do ciclo de carregamento no qual a recarga começou e, durante o uso subsequente, a tensão nesse ponto cai repentinamente, como se a bateria estivesse descarregada.
No entanto, a capacidade da bateria realmente diminui apenas um pouco. Alguns tipos de dispositivos eletrônicos são especialmente projetados para suportar essa subtensão por um tempo suficiente - para que a tensão retorne ao seu estado normal. No entanto, alguns dispositivos e gadgets são desligados durante esse período, portanto a bateria parece estar "descarregada" mais cedo do que o normal.
Um efeito semelhante, chamado depressão do estresse, é o resultado de recargas repetidas. Nesse caso, a bateria está totalmente carregada, mas descarrega rapidamente após um curto período de operação.
Outro problema é o efeito "carga reversa", que ocorre devido a um erro do usuário ou quando uma bateria de várias células está completamente descarregada. O carregamento reverso reduz a vida da bateria. Um subproduto da cobrança reversa é o gás hidrogênio, que é perigoso.
Fato interessante: o carregamento reverso ocorre com o uso irregular de fontes de energia de níquel-cádmio. Em seguida, os dendritos são formados e espalhados nas baterias - cristais condutores finos que podem penetrar através da membrana de separação entre os eletrodos. Isso leva a um curto-circuito interno e falha prematura da bateria.
As baterias de íon de lítio, por outro lado, não exigem um alto nível de serviço. Eles podem ser recarregados antes de serem completamente descarregados (sem a formação de um "efeito de memória") e operar em uma faixa de temperatura mais ampla. Comparado ao Ni-Cd, a autodescarga em uma solução de íons de lítio é menos da metade da capacidade total, o que aumenta a vida útil dessa bateria. Portanto, uma bateria de íons de lítio pode ser armazenada por vários meses sem perda de carga.
Que a bateria de níquel-cádmio é melhor que o Li-ion
As baterias NiCd podem ser montadas em baterias ou usadas separadamente. Essas baterias são pequenas e pequenas, para que possam ser usadas na vida cotidiana, por exemplo, em lanternas, eletrônicos portáteis, câmeras e filmadoras, além de brinquedos. Para tamanhos pequenos, as baterias de níquel-cádmio fornecem melhor correntes altas de pulso com resistência interna relativamente baixa, o que as torna a escolha preferida para modelos de aeronaves, barcos, carros, ferramentas elétricas sem fio controladas remotamente, para ferramentas elétricas sem fio, bem como para fornecer unidades de flash quando a vida útil e o valor da capacidade no mah não desempenha um papel especial.
Baterias de Ni-Cd grandes são usadas para iniciantes, veículos elétricos e como fontes de energia de reserva.
Importante! Uma desvantagem notável de uma bateria de íons de lítio é sua fragilidade. Portanto, para garantir uma operação segura, essa bateria precisa de um circuito de proteção especial.
O circuito de proteção foi projetado para limitar o pico de tensão durante o carregamento da bateria ou da bateria. Elimina a possibilidade de subtensão, que pode ser observada quando a fonte de energia é descarregada. Para evitar temperaturas extremas e melhorar a segurança da aplicação, a temperatura dentro do gabinete também é controlada. Tudo isso aumenta o custo e aumenta o tamanho da bateria de íons de lítio.
Considerando qualidades como alta densidade de energia, falta de efeito de memória e perda lenta de carga, as baterias de íon-lítio são usadas principalmente para fins militares na tecnologia aeroespacial, bem como fontes de energia para veículos elétricos modernos (onde o peso e as dimensões são importantes) .
O que é melhor: Li-Ion ou Ni-Cd
É impossível responder a essa pergunta inequivocamente, e isso não é necessário. Cada tipo de bateria tem sua própria aplicação racional.Uma bateria de Ni-Cd é mais barata e possui um número significativo de ciclos de carga / descarga (o que, no entanto, não deve ser feito com frequência!). A bateria de íon de lítio é caracterizada por seu tamanho compacto, vida útil prolongada e ausência de um “efeito de memória”; ela pode operar em uma faixa de temperatura mais ampla.
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