Bateriile cu ion litiu și nichel-cadmiu sunt două clase populare de surse de alimentare autonome. Fiecare dintre ele are anumite limite ale celei mai bune utilizări, iar defecțiunile utilizatorilor sunt adesea asociate cu ignoranța caracteristicilor unor astfel de baterii. Cu multe caracteristici similare, bateriile Li-Ion și NiCd diferă prin compoziția lor chimică, impactul asupra mediului, aplicarea și costul lor.
Sodrezhanie
Ce au în comun bateriile Li-Ion și Ni-Cd
Formele și unii parametri ai acestor clase de baterii sunt determinate de GOST 26692-85. În special. Acest standard stabilește pentru ambele tipuri:
- Dimensiuni generale
- Procedura de acceptare și testare.
- Condiții de utilizare în condiții de siguranță.
- Completarea livrării.
- Etichetare, ambalare și transport către consumatori.
- Lista instrucțiunilor pentru funcționarea în siguranță.
- Garanțiile producătorului.
Important! Deoarece aplicațiile bateriilor de acest tip se extind constant, GOST R IEC 61426-1-2014 a fost introdus și aplicat recent, care prevede cerințele generale pentru bateriile utilizate ca surse de energie regenerabilă (de exemplu, în fotovoltaică).
Gama de capacități ale bateriei este de asemenea comună: ambele pot fi produse cu indicatori de la 1,2 până la 3,6 Ah · sau mai mult. O proprietate comună poate fi numită și eficiența ciclurilor de încărcare / descărcare, care, în funcție de producătorul particular, se situează în intervalul 70 ... 90%.
Diferențele dintre bateriile Li-Ion și Ni-Cd
Să comparăm următoarele caracteristici: esența proceselor electrochimice, impactul asupra mediului, costul, caracteristicile funcționării și productivității, precum și aplicarea practică.
Baterie de cadmiu nichel utilizează cadmiu ca anod (terminal negativ), oxidroxid de nichel ca catod (terminal pozitiv) și hidroxid de potasiu apos ca electrolit.
Baterie cu ioni de litiu utilizează grafitul ca anod, oxid de litiu pentru un catod și sare de litiu ca electrolit. Ionii de litiu se deplasează de la electrodul negativ la pozitiv în timpul descărcării și în direcția opusă la încărcare.
| nume | Surse de alimentare Li-ion | Surse de alimentare Ni-Cd |
|---|---|---|
| voltaj | 3,6 / 3,7 V | 1,2 V |
| Numărul ciclurilor de serviciu | Până la 1200 | Până în 2000 |
| Eficiență încărcare / descărcare | 80…90 % | 70…90 % |
| Dependența de temperatură a intensității procesului de auto-descărcare (pe lună) | Până la 8% la 21 ° C Până la 15% la 40 ° C Până la 31% la 60 ° C | Până la 10% |
| Densitatea energetică | 250 ... 620 W h / l | 50 ... 150 W h / l |
| recuperare | Deșeuri periculoase mici | Deșeuri periculoase |
Bateriile Ni-Cd conțin cadmiu de la 6% (pentru surse industriale) la 18% (pentru baterii de consum), care este un metal greu toxic și, prin urmare, necesită îngrijire specială atunci când scoateți și aruncați o baterie uzată. Aceste deșeuri sunt considerate periculoase pentru mediu. În același timp, toate componentele bateriilor cu litiu-ion sunt ecologice, deoarece litiul nu este un metal toxic.
Din punct de vedere al costurilor, o baterie litiu-ion este cu aproximativ 40% mai scumpă decât nichel-cadmiu. Acest lucru se explică prin costuri de producție semnificative pentru furnizarea unui circuit de protecție suplimentară care controlează parametrii de tensiune, curent și putere.
Decât litiu-ion este mai bun decât nichel-cadmiu
Cel mai mare dezavantaj al bateriilor nichel-cadmiu este angajamentul lor față de așa-numitul „efect de memorie”, atunci când acestea sunt descărcate și reîncărcate la aceeași stare de capacitate de mai multe ori.Bateria „își amintește” de punctul din ciclul de încărcare la care a început reîncărcarea și, în timpul utilizării ulterioare, tensiunea în acest punct scade brusc, ca și cum bateria s-ar descărca.
Cu toate acestea, capacitatea bateriei scade de fapt doar ușor. Unele tipuri de dispozitive electronice sunt special concepute pentru a rezista la o astfel de sub tensiune suficient de mult timp - astfel încât tensiunea să revină la starea normală. Cu toate acestea, unele dispozitive și gadgeturi sunt oprite în această perioadă, astfel încât bateria pare a fi „moartă” mai devreme decât de obicei.
Un efect similar, numit depresie de stres, este rezultatul reîncărcării repetate. În acest caz, bateria este complet încărcată, dar se descarcă rapid după o perioadă scurtă de funcționare.
O altă problemă este efectul „încărcare inversă”, care apare din cauza unei erori a utilizatorului sau când o baterie de mai multe celule este complet descărcată. Încărcarea inversă reduce durata de viață a bateriei. Un produs secundar de încărcare inversă este hidrogenul gazos, care este periculos.
Fapt interesant: încărcarea inversă are loc cu utilizarea neregulată a surselor de alimentare cu nichel-cadmiu. Apoi, dendritele sunt formate și răspândite în baterii - cristale subțiri conductoare care pot pătrunde prin membrana de separare între electrozi. Aceasta duce la un scurtcircuit intern și la o eroare prematură a bateriei.
În schimb, bateriile cu ioni de litiu nu necesită un nivel ridicat de service. Acestea pot fi reîncărcate înainte de a fi descărcate complet (fără formarea unui „efect de memorie”) și funcționează într-un interval de temperatură mai larg. Față de Ni-Cd, auto-descărcarea într-o soluție de ioni de litiu este mai mică de jumătate din capacitatea totală, ceea ce crește durata de funcționare a unei astfel de baterii. Prin urmare, o baterie litiu-ion poate fi stocată timp de câteva luni, fără pierderi de încărcare.
Decât bateria de nichel cadmiu este mai bună decât Li-ionul
Bateriile NiCd pot fi asamblate în pachete de baterii sau utilizate separat. Astfel de baterii sunt mici și minuscule, astfel încât pot fi utilizate în viața de zi cu zi, de exemplu, în lanterne, electronice portabile, camere foto și camere video, precum și în jucării. Pentru dimensiuni mici, bateriile de nichel-cadmiu asigură mai bine curenți cu impulsuri ridicate, cu o rezistență internă relativ scăzută, ceea ce le face alegerea preferată pentru modelele de aeronave, bărci, mașini controlate electric de la distanță și controlate fără fir, precum și pentru furnizarea de unități de bliț atunci când durata de viață și valoarea capacității în mah nu joacă un rol special.
Bateriile mari Ni-Cd sunt utilizate pentru starterele de aer, vehiculele electrice și ca surse de alimentare de rezervă.
Important! Un dezavantaj vizibil al bateriei litiu-ion este fragilitatea sa. Prin urmare, pentru a asigura funcționarea în siguranță, o astfel de baterie are nevoie de un circuit de protecție specială.
Circuitul de protecție este proiectat pentru a limita tensiunea de vârf în timpul încărcării bateriei sau bateriei. Acesta elimină posibilitatea sub tensiunii, care poate fi observată atunci când sursa de alimentare este descărcată. Pentru a preveni temperaturile extreme și a îmbunătăți siguranța aplicării, temperatura din interiorul incintei este, de asemenea, controlată. Toate acestea măresc costul și cresc dimensiunea bateriei litiu-ionice.
Având în vedere calități precum densitatea energetică ridicată, lipsa efectului de memorie și pierderea lentă a încărcării, bateriile cu ioni de litiu sunt utilizate în principal în scopuri militare în tehnologia aerospațială, precum și surse de energie pentru vehicule electrice moderne (unde greutatea ușoară și dimensiunile sunt importante) .
Ceea ce este mai bine: Li-Ion sau Ni-Cd
Este imposibil să răspundeți la această întrebare fără echivoc și nu este necesar. Fiecare tip de baterie are propria aplicație rațională.O baterie Ni-Cd este mai ieftină și are un număr semnificativ de cicluri de încărcare / descărcare (care, totuși, nu ar trebui să fie făcute des!). Bateria Li-Ion se caracterizează prin dimensiunile sale compacte, durata de viață extinsă a bateriei și absența unui „efect de memorie”; poate funcționa într-un interval de temperatură mai larg.
Mai aveți întrebări? Întrebați-le în comentarii!
