Li-ion vs NiCad
Share
Litium-ion (eller Li-ion) batterier er mindre i størrelse, krever lite vedlikehold og er miljømessig sikrere enn Nikkel-kadmium (også kalt NiCad, NiCd eller Ni-Cd) batterier. Mens de har likheter, varierer Li-ion og NiCd-batterier i deres kjemiske sammensetning, miljøpåvirkning, applikasjoner og kostnader.
Sammenligningstabell
| Li-ion | NiCad | |
|---|---|---|
| Nominell celle spenning | 3,6 / 3,7 V | 1,2 V |
| Syklus holdbarhet | 400-1200 sykluser | 2000 sykluser |
| Spesifikk kraft | ~ 250- 340 W / kg | 150 W / kg |
| Ladning / utslippseffektivitet | 80-90% | 70-90% |
| Selvutladningshastighet | 8% ved 21 ° C, 15% ved 40 ° C, 31% ved 60 ° C (per måned) | 10% per måned |
| Energi tetthet | 250-620 W • h / L | 50-150 W • h / L |
| Spesifikk energi | 100-250 W • h / kg | 40-60 W • h / kg |
| deponering | Ikke-farlig avfall | Farlig avfall |
| Vedlikehold | Trenger ikke periodisk utslipp | Krever full utladning før oppladning |
| Vekt | 20% -35% mindre enn Nicad | mer |
| Minneeffekt | Ikke lider av minneeffekt | Lider av minneeffekt |
Innhold: Li-ion vs NiCad
- 1 Elektrokjemi
- 2 Miljøpåvirkning
- 3 Kostnad
- 4 Drift og ytelse
- 5 størrelser og typer
- 6 applikasjoner
- 7 Referanser
elektro~~POS=TRUNC
Et nikkelkadmiumbatteri bruker kadmium for anoden (negativ terminal), nikkeloksyhydroksid for katoden (positiv terminal) og vandig kaliumhydroksyd som elektrolytt.
Et litiumionbatteri bruker grafitt som anode, litiumoksyd for katoden og et litiumsalt som elektrolytt. Litiumioner flytter fra den negative elektroden til den positive elektroden under utladningen, og tilbake når de lades. Litiumion-elektrokjemiske celler bruker en interkalert litiumforbindelse som elektrodematerialet i stedet for metallisk litium, i motsetning til de engangs lithium-primære batterier.
Miljøpåvirkning
NiCad-batterier inneholder mellom 6% (industrielle batterier) og 18% (forbrukerbatterier) kadmium, som er et giftig tungmetall og krever derfor spesiell forsiktighet ved avhending av batterier. Den føderale regjeringen klassifiserer den som farlig avfall. I USA er en del av batteriprisen et gebyr for riktig avhending på slutten av levetiden.
Komponenter av litiumionbatterier er miljøsikre da litium er ufarlig avfall.
Koste
Et litiumionbatteri koster ca 40 prosent mer å produsere på grunn av den ekstra beskyttelseskretsen for å overvåke spenningen og strømmen.
Drift og ytelse
Den største ulempen med nikkel-kadmiumbatterier er at de lider av en "minneeffekt" hvis de blir tømt og ladet til samme ladetilstand flere ganger. Batteriet "husker" punktet i ladingssyklusen hvor oppladningen startet og i etterfølgende bruk spenningen spenning plutselig på det tidspunktet, som om batteriet var utladet. Batteriets kapasitet reduseres imidlertid ikke vesentlig. Noen elektronikk er spesielt designet for å motstå denne reduserte spenningen lenge nok for spenningen å gå tilbake til normal. Noen enheter kan imidlertid ikke operere gjennom denne perioden med redusert spenning, og batteriet vises "død" tidligere enn normalt.
En lignende effekt som kalles spenningsdepresjon eller lat batteri effekt, skyldes gjentatt overladning. I dette tilfellet synes batteriet å være fulladet, men utslipper raskt etter bare en kort driftsperiode. Hvis det behandles godt, kan et nikkel-kadmiumbatteri vare i 1000 sykluser eller mer før kapasiteten faller under halvparten av sin opprinnelige kapasitet.
Et annet problem er omvendt lading, som oppstår på grunn av en feil fra brukeren, eller når et batteri på flere celler er fullt utladet. Omvendt lading kan redusere batteriets levetid. Biproduktet av omvendt lading er hydrogengass, noe som kan være farlig.
Når det ikke brukes regelmessig, har dendriter tendens til å utvikle seg i NiCad-batterier. Dendriter er tynne ledende krystaller som kan trenge inn i separatormembranen mellom elektroder. Dette fører til interne kortslutninger og for tidlig feil.
Litiumionbatterier er lite vedlikehold. De kan lades opp før de er helt utladet uten å skape en "minneeffekt" og operere i et bredere temperaturområde. I forhold til Ni-Cd er selvutladningen i litium-ion mindre enn halvparten, noe som gjør den velegnet til moderne drivstoffmåler. Den eneste ulempen er at litiumionbatteriet er skjøre og krever en beskyttelseskrets for å opprettholde sikker drift. Beskyttelseskretsen er innebygd i hver pakke, noe som begrenser toppspenningen til hver celle under ladning og forhindrer at cellespenningen faller for lavt på utladningen. For å forhindre temperatur ekstremer overvåkes også celletemperaturen.
Størrelser og typer
Ni-Cd-celler er tilgjengelige fra AAA til D, samme størrelser som alkaliske batterier, samt flere multikellestørrelser. I tillegg til enkeltceller er de tilgjengelige i pakker med opptil 300 celler, som ofte brukes i industrielle og industrielle applikasjoner. For bærbare applikasjoner er antall celler under 18 celler. Det finnes 2 typer NiCd-batterier: forseglet og ventilert.
Li-ion-batterier er mindre, lettere og gir mer energi enn nikkel-kadmium-batterier. De er også tilgjengelige i en rekke former og størrelser i 4 typer formater:
- Liten sylindrisk (solid kropp uten terminaler, som de som brukes i laptopbatterier)
- Stor sylindrisk (solid kropp med store gjengede klemmer)
- Veske (myk, flat kropp, som de som brukes i mobiltelefoner)
- Prismatisk (semi-hard plasthus med store gjengede terminaler, ofte brukt i kjøretøyets trekkpakker)
Posenceller har den høyeste energidensiteten på grunn av fravær av tilfelle. Imidlertid krever det noen ekstern form for inneslutning for å forhindre utvidelse når dets SOC-nivå er høyt.
applikasjoner
NiCad-batterier kan settes sammen i batterier eller brukes individuelt. Små og miniatyrceller kan brukes i lommelykter, bærbar elektronikk, kameraer og leker. De kan levere høye overspenningsstrømmer med en relativt lav intern motstand, noe som gjør dem til et gunstig valg for fjernstyrte elektriske modellfly, båter, biler, trådløse verktøy og kamerablitsenheter. Større oversvømmede celler brukes til å starte batterier, elektriske kjøretøy og standby-kraft.
Med kvaliteter som høy energi tetthet, ingen minneeffekt og et sakte tap av ladning når det ikke er i bruk, er litiumionbatterier det mest populære valget for forbrukerelektronikk. De vokser også i popularitet for militære, elektriske kjøretøy og romfart.
referanser
- 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
