Li-ion срещу NiCad

Литиево-йонна (или Литиево-йонна) батериите са с по-малки размери, изискват ниска поддръжка и са по-безопасни за околната среда от Никел-кадмиеви (също наричан NiCad, NiCd или Ni-Cd) батерии. Въпреки че имат сходства, Li-ion и NiCd батериите се различават по своя химичен състав, въздействие върху околната среда, приложения и разходи.

Сравнителна диаграма

Сравнителна диаграма Li-ion спрямо NiCad

	Литиево-йонна	NiCad
Специфична мощност	~ 250- ~ 340 W / kg	1800mha
Ефект на паметта	Не страдайте от ефект на паметта	Страдайте от ефекта на паметта

Съдържание: Li-ion срещу NiCad

• 1 Електрохимия
• 2 Въздействие върху околната среда
• 3 разходи
• 4 Работа и изпълнение
• 5 Размери и видове
• 6 приложения
• 7 Позовавания

електрохимия

Никел-кадмиевата батерия използва кадмий за анода (отрицателен терминал), никелов оксихидроксид за катода (положителен терминал) и воден калиев хидроксид като електролит.

Литиево-йонната батерия използва графит като анод, литиев оксид за катода и литиева сол като електролит. Литиевите йони се движат от отрицателния електрод към положителния електрод по време на разреждане и обратно при зареждане. Литиево-йонните електрохимични клетки използват интеркалирано литиево съединение като материал на електрода вместо метален литий, за разлика от еднократните литиеви първични батерии.

Влияние върху околната среда

NiCad батериите съдържат между 6% (промишлени батерии) и 18% (консуматорски батерии) кадмий, който е токсичен тежък метал и затова изисква специални грижи по време на изхвърляне на батерията. Федералното правителство го класифицира като опасен отпадък. В Съединените щати част от цената на батерията е такса за правилното й изхвърляне в края на експлоатационния й живот.

Компонентите на литиево-йонните батерии са безопасни за околната среда, тъй като литият е неопасен отпадък.

цена

Литиево-йонната батерия струва около 40 процента повече за производството, поради допълнителната защитна верига за наблюдение на напрежението и тока.

Работа и изпълнение

Най-големият недостатък на никел-кадмиевите батерии е, че страдат от "ефект на паметта", ако се разреждат и зареждат няколко пъти до същото състояние на зареждане. Батерията „помни“ точката в своя цикъл на зареждане, където започна презареждането и по време на последваща употреба напрежението внезапно спада в тази точка, сякаш акумулаторът е бил разреден. Капацитетът на батерията обаче не намалява съществено. Някои електроника са специално проектирани да издържат на това намалено напрежение достатъчно дълго, че напрежението да се върне към нормалното. Някои устройства обаче не могат да работят през този период на понижено напрежение и батерията изглежда „мъртва“ по-рано от нормалното.

Подобен ефект, наречен понижаване на напрежението или мързелив ефект на батерията, е резултат от многократно презареждане. В този случай батерията изглежда напълно заредена, но се разрежда бързо само след кратък период на работа. Ако се третира добре, никел-кадмиевата батерия може да издържи 1000 цикъла или повече, преди капацитетът й да падне под половината от първоначалния капацитет.

Друг проблем е обратното зареждане, което възниква поради грешка от страна на потребителя или когато батерия от няколко клетки е напълно разредена. Обратното зареждане може да намали живота на батерията. Страничният продукт на обратното зареждане е водороден газ, който може да бъде опасен.

Когато не се използва редовно, дендритите са склонни да се развиват в NiCad батерии. Дендритите са тънки, проводими кристали, които могат да проникнат в мембраната на сепаратора между електродите. Това води до вътрешно късо съединение и преждевременна повреда.

Литиево-йонните батерии са с ниска поддръжка. Те могат да бъдат презаредени преди да бъдат напълно разредени, без да създават „ефект на паметта“ и да работят в по-широк температурен диапазон. В сравнение с Ni-Cd, саморазреждането в литий-йон е по-малко от половината, което го прави много подходящ за съвременни приложения за измерване на гориво. Единственият недостатък е, че литиево-йонната батерия е крехка и изисква защитна верига за поддържане на безопасна работа. Защитната верига е вградена във всяка опаковка, което ограничава пиковото напрежение на всяка клетка по време на зареждане и не позволява на напрежението на клетката да падне твърде ниско при разреждане. За да се предотвратят температурни крайности, температурата на клетката също се следи.

Размери и видове

Ni-Cd клетките се предлагат от AAA до D, същите размери като алкални батерии, както и няколко многоклетъчни размери. В допълнение към единичните клетки те се предлагат в опаковки до 300 клетки, които обикновено се използват в автомобилни и тежки индустриални приложения. За преносимите приложения броят на клетките е под 18 клетки. Има два вида NiCd батерии: запечатани и вентилирани.

Li-ion батериите са по-малки, по-леки и осигуряват повече енергия от никел-кадмиевите батерии. Те се предлагат и в голямо разнообразие от форми и размери в 4 вида формати:

• Малко цилиндрично (плътно тяло без клеми, като тези, използвани в батериите за лаптоп)
• Голям цилиндричен (плътно тяло с големи резбови клеми)
• Калъф (меко, плоско тяло, като тези, използвани в мобилните телефони)
• Призматичен (полутвърд пластмасов калъф с големи резбови клеми, често използван в тяговите пакети на превозните средства)

Клетките с торбички имат най-висока енергийна плътност поради липсата на калъф. Въпреки това, той изисква някаква външна форма на ограничаване, за да се предотврати разширяването, когато нивото му на зареждане (SOC) е високо.

Приложения

NiCad батериите могат да се сглобяват в батерии или да се използват поотделно. Малки и миниатюрни клетки могат да се използват в фенерчета, преносима електроника, фотоапарати и играчки. Те могат да доставят високи токове на пренапрежение със сравнително ниско вътрешно съпротивление, което ги прави благоприятен избор за дистанционно управлявани самолети с електрически модел, лодки, автомобили, безжични електроинструменти и светкавици от камери. По-големите наводнени клетки се използват за стартиране на батерии на самолети, електрически превозни средства и мощност в режим на готовност.

С качества като висока енергийна плътност, без ефект на паметта и бавна загуба на заряд, когато не се използва, литиево-йонните батерии са най-популярният избор за потребителска електроника. Те също нарастват популярност за военни, електрически превозни средства и космически приложения.

Препратки

• http://support.radioshack.com/support_tutorials/batteries/bt-liion-main.htm
• http://en.wikipedia.org/wiki/Nickel-cadmium_battery
• http://en.wikipedia.org/wiki/Lithium-ion_battery