Li-ion vs. NiCad

Litiu-ion (sau Li-ion) au o dimensiune mai mică, necesită o întreținere redusă și sunt mai sigure pentru mediul înconjurător Nichel-cadmiu (numit si NiCad, NiCd sau Ni-Cd) baterii. În timp ce au asemănări, bateriile Li-ion și NiCd diferă în ceea ce privește compoziția lor chimică, impactul asupra mediului, aplicațiile și costurile.

Diagramă de comparație

Li-ion comparativ cu tabelul de comparare NiCad

Li-ion	NiCad
Tensiunea nominală a celulei	3,6 / 3,7 V	1.2 V
Ciclu de durabilitate	400-1200 de cicluri	2.000 de cicluri
Putere specifică	~ 250- ~ 340 W / kg	150 W / kg
Eficiență de încărcare / descărcare	80-90%	70-90%
Rata de auto-descărcare	8% la 21 ° C, 15% la 40 ° C, 31% la 60 ° C (pe lună)	10% pe lună
Densitatea energiei	250-620 W • h / l	50-150 W • h / l
Energie specifică	100-250 W • h / kg	40-60 W • h / kg
dispoziție	Deșeuri nepericuloase	Deseuri periculoase
întreținere	Nu are nevoie de descărcare periodică	Necesită descărcarea completă înainte de reîncărcare
Greutate	20% -35% mai puțin decât Nicad	Mai Mult
Efectul de memorie	Nu suferiți de efect de memorie	Suferi de efectul de memorie

Conținut: Li-ion vs NiCad

• 1 Electrochimie
• 2 Impactul asupra mediului
• 3 Cost
• 4 Funcționare și performanță
• 5 Dimensiuni și tipuri
• 6 Aplicații
• 7 Referințe

Electrochimie

O baterie de nichel-cadmiu utilizează cadmiu pentru anod (terminal negativ), oxihidroxid de nichel pentru catod (terminal pozitiv) și hidroxid de potasiu apos ca electrolit.

O baterie de litiu-ion utilizează grafitul ca anod, oxidul de litiu pentru catod și o sare de litiu ca electrolit. Ioniile de litiu se deplasează de la electrodul negativ la electrodul pozitiv în timpul descărcării și înapoi la încărcare. Celulele electrochimice litiu-ion utilizează un compus de litiu intercalat ca material de electrod în loc de litiu metalic, spre deosebire de bateriile primare de litiu de unică folosință.

Impact asupra mediului

Bateriile NiCad conțin între 6% (baterii industriale) și 18% (baterii consumabile) cadmiu, care este un metal greu toxic și, prin urmare, necesită o atenție deosebită în timpul eliminării bateriei. Guvernul federal îl clasifică drept deșeu periculos. În Statele Unite, o parte din prețul bateriei este o taxă pentru eliminarea corespunzătoare la sfârșitul duratei sale de viață.

Componentele bateriilor litiu-ion sunt ecologice, deoarece litiul este deșeu non-periculos.

Cost

O baterie de litiu-ion costă aproximativ 40% mai mult pentru a fi fabricată din cauza circuitului suplimentar de protecție pentru a monitoriza tensiunea și curentul.

Funcționare și performanță

Cel mai mare dezavantaj al bateriilor nichel-cadmiu este că acestea suferă de un "efect de memorie" dacă sunt descărcate și reîncărcate în aceeași stare de încărcare de mai multe ori. Bateria "își amintește" punctul din ciclul de încărcare în care a început încărcarea și în timpul utilizării ulterioare tensiunea scade brusc la acel moment, ca și când bateria ar fi fost descărcată. Cu toate acestea, capacitatea bateriei nu se reduce substanțial. Unele electronice sunt proiectate special pentru a rezista la această tensiune redusă suficient de lungă pentru ca tensiunea să revină la normal. Cu toate acestea, unele dispozitive nu pot funcționa în această perioadă de scădere a tensiunii, iar acumulatorul este "mort" mai devreme decât normal.

Un efect similar numit depresie de tensiune sau efect de baterie leneș, rezultă din supraîncărcarea repetată. În acest caz, bateria pare a fi complet încărcată, dar se descarcă rapid după o scurtă perioadă de funcționare. Dacă este tratată bine, o baterie de nichel-cadmiu poate dura 1000 de cicluri sau mai mult înainte ca capacitatea să scadă sub jumătate din capacitatea inițială.

O altă problemă este încărcarea inversă, care apare din cauza unei erori din partea utilizatorului sau atunci când o baterie de mai multe celule este complet descărcată. Încărcarea inversă poate reduce durata de viață a bateriei. Produsul secundar al încărcării inverse este gazul de hidrogen, care poate fi periculos.

Atunci când nu este folosit în mod regulat, dendritele tind să se dezvolte în bateriile NiCad. Dendritele sunt cristale subțiri conductive care pot pătrunde în membrana separatoare între electrozii. Acest lucru duce la scurtcircuite interne și la defectarea prematură.

Bateriile litiu-ion au o întreținere redusă. Acestea pot fi reîncărcate înainte ca acestea să fie complet descărcate fără a crea un "efect de memorie" și să funcționeze într-un interval de temperatură mai mare. În comparație cu Ni-Cd, auto-descărcarea în litiu-ion este mai mică decât jumătate, făcându-l potrivit pentru aplicațiile moderne de măsurare a consumului de combustibil. Singurul dezavantaj este că bateria litiu-ion este fragilă și necesită un circuit de protecție pentru a menține funcționarea sigură. Circuitul de protecție este încorporat în fiecare pachet, ceea ce limitează tensiunea maximă a fiecărei celule în timpul încărcării și împiedică scăderea tensiunii celulei la descărcare prea mică. Pentru a preveni temperaturile extreme, temperatura celulei este, de asemenea, monitorizată.

Dimensiuni și tipuri

Celulele Ni-Cd sunt disponibile de la AAA până la D, cu aceleași dimensiuni ca și bateriile alcaline, precum și câteva dimensiuni multi-celulare. În plus față de celule unice, acestea sunt disponibile în pachete de până la 300 de celule, utilizate în mod obișnuit în aplicațiile industriale pentru industria auto și grele. Pentru aplicațiile portabile, numărul de celule este sub 18 celule. Există două tipuri de baterii NiCd: sigilate și ventilate.

Bateriile Li-ion sunt mai mici, mai ușoare și oferă mai multă energie decât bateriile nichel-cadmiu. Ele sunt de asemenea disponibile într-o mare varietate de forme și dimensiuni în 4 tipuri de formate:

• Mici cilindrice (corp solid fără terminale, cum ar fi cele utilizate în bateriile laptop)
• Cilindric mare (corp solid cu terminale mari filetate)
• Pungă (corp moale, plat, cum ar fi cele utilizate în telefoanele mobile)
• Prismatic (carcasă din plastic semi-tare cu terminale mari filetate, adesea folosită în pachetele de tracțiune ale vehiculelor)

Celulele pungii au cea mai mare densitate de energie din cauza absenței cazului. Cu toate acestea, este nevoie de o formă externă de izolare pentru a preveni expansiunea atunci când nivelul său de încărcare (SOC) este ridicat.

Aplicații

NiCad bateriile pot fi asamblate în acumulatori sau utilizate individual. Celulele mici și miniatură pot fi folosite în lanterne, dispozitive electronice portabile, aparate foto și jucării. Acestea pot furniza curenți puternici de supratensiune cu o rezistență internă relativ scăzută, făcându-le o alegere favorabilă pentru avioanele electrice, bărcile, mașinile electrice, sculele electrice fără fir și camerele cu bliț. Celulele inundate mai mari sunt folosite pentru bateriile de avion, vehiculele electrice și energia în standby.

Cu calități precum densități mari de energie, fără efect de memorie și o pierdere lentă a încărcăturii atunci când nu sunt utilizate, bateriile litiu-ion sunt cea mai populară alegere pentru electronice de consum. Ele cresc, de asemenea, în popularitate pentru aplicații militare, vehicule electrice și aerospațiale.

Referințe

• 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