Li-ion proti NiCadu
Share
Litij-ionski (ali Li-ion) baterije so manjše velikosti, zahtevajo malo vzdrževanja in so varnejše za okolje Nikelj-kadmij (imenovano tudi NiCad, NiCd ali Ni-Cd) baterije. Li-ionske in NiCd baterije se med seboj razlikujejo po svoji kemični sestavi, vplivu na okolje, uporabi in stroških.
Primerjalna tabela
| Li-ion | NiCad | |
|---|---|---|
| Specifična moč | ~ 250- ~ 340 W / kg | 1800mha |
| Pomnilniški učinek | Ne trpite zaradi spominskega učinka | Trpi spominski učinek |
Vsebina: Li-ion proti NiCad
- 1 Elektrokemija
- 2 Vpliv na okolje
- 3 Stroški
- 4 Delovanje in delovanje
- 5 Velikosti in vrste
- 6 Prijave
- 7 Reference
Elektrokemija
Nikelj-kadmijeva baterija uporablja kadmij za anodo (negativni terminal), nikljev oksihidroksid za katodo (pozitivni terminal) in vodni kalijev hidroksid kot elektrolit.
Litij-ionska baterija uporablja grafit kot anodo, litijev oksid za katodo in litijevo sol kot elektrolit. Litijevi ioni se med praznjenjem premikajo od negativne elektrode do pozitivne elektrode in nazaj pri polnjenju. Litij-ionske elektrokemijske celice uporabljajo interkalirano litijevo spojino kot material elektrode namesto kovinskega litija, za razliko od primarnih baterij za enkratno uporabo.
Okoljski udarec
NiCad baterije vsebujejo med 6% (industrijske baterije) in 18% (potrošniške baterije) kadmij, ki je strupena težka kovina in zato med odstranjevanjem baterij zahteva posebno skrb. Zvezna vlada jo uvršča med nevarne odpadke. V ZDA je del cene baterije pristojbina za pravilno odstranjevanje ob koncu življenjske dobe.
Sestavni deli litij-ionskih baterij so okolju varni, saj so litiji nenevarni odpadki.
Cena
Litij-ionska baterija stane približno 40 odstotkov več zaradi izdelave dodatnega zaščitnega vezja za spremljanje napetosti in toka.
Delovanje in delovanje
Največja pomanjkljivost nikelj-kadmijevih baterij je, da trpijo zaradi "spominskega učinka", če se večkrat izpraznijo in napolnijo do istega stanja. Baterija si »zapomni« točko v svojem polnilnem ciklu, kjer se je začelo polnjenje in med nadaljnjo uporabo napetost naenkrat pade, kot da bi baterijo izpraznili. Vendar se zmogljivost baterije ne zmanjša bistveno. Nekatere elektronike so posebej zasnovane tako, da zdržijo to zmanjšano napetost dovolj dolgo, da se napetost vrne v normalno stanje. Vendar nekatere naprave ne morejo delovati v tem obdobju zmanjšane napetosti in baterija se zdi "mrtva" prej kot običajno.
Podoben učinek, imenovan depresija napetosti ali len učinek baterije, je posledica večkratnega prenapolnjevanja. V tem primeru se zdi, da je baterija popolnoma napolnjena, vendar se hitro izprazni šele po kratkem času delovanja. Če je obdelana dobro, lahko nikljevo-kadmijeva baterija zdrži 1000 ciklov ali več, preden njena zmogljivost pade pod polovico prvotne zmogljivosti.
Druga težava je povratno polnjenje, do katerega pride zaradi napake s strani uporabnika ali ko je baterija več celic popolnoma izpraznjena. Vzvratno polnjenje lahko skrajša življenjsko dobo baterije. Stranski produkt povratnega polnjenja je vodikov plin, ki je lahko nevaren.
Če se ne uporabljajo redno, se dendriti razvijejo v NiCad baterijah. Dendriti so tanki prevodni kristali, ki lahko prodrejo v membrano separatorja med elektrodami. To vodi do notranjega kratkega stika in prezgodnjega izpada.
Litij-ionske baterije so malo vzdrževane. Pred polnim praznjenjem jih je mogoče napolniti, ne da bi ustvarili "spominski učinek" in delovali v širšem temperaturnem območju. V primerjavi z Ni-Cd je samo-praznjenje v litij-ionu manj kot polovica, zaradi česar je zelo primeren za sodobne merilnike goriva. Edina pomanjkljivost je litij-ionska baterija krhka in za zaščito varnega delovanja potrebuje zaščitni krog. Zaščitni krog je vgrajen v vsako embalažo, ki med polnjenjem omeji vršno napetost vsake celice in prepreči, da bi napetost celice pri praznjenju padla prenizko. Da preprečimo temperaturne ekstreme, se spremlja tudi temperatura celice.
Velikosti in vrste
Ni-Cd celice so na voljo od AAA do D, enakih velikosti kot alkalne baterije, pa tudi več velikosti več celic. Poleg posameznih celic so na voljo v pakiranjih do 300 celic, ki se običajno uporabljajo v avtomobilskih in težkih industrijskih aplikacijah. Za prenosne aplikacije je število celic pod 18 celic. Obstajata dve vrsti NiCd baterij: zapečatene in odzračene.
Li-ionske baterije so manjše, lažje in zagotavljajo več energije kot nikelj-kadmijeve baterije. Na voljo so tudi v najrazličnejših oblikah in velikostih v štirih oblikah:
- Majhno valjasto (trdno ohišje brez sponk, kot je tisto, ki se uporablja pri prenosnih baterijah)
- Veliko valjasto (trdno telo z velikimi navojnimi sponkami)
- Torbica (mehko, ravno telo, kot so tiste, ki se uporabljajo v mobilnih telefonih)
- Prizmatičen (poltrdni plastični kovček z velikimi navojnimi sponkami, ki se pogosto uporablja v vlečnih paketih vozil)
Celice torbice imajo največjo energijsko gostoto zaradi odsotnosti ohišja. Vendar pa potrebuje nekaj zunanje oblike zadrževanja, da prepreči širitev, ko je raven napolnjenosti (SOC) visoka.
Prijave
Akumulatorje NiCad je mogoče sestaviti v baterije ali uporabiti posamično. Majhne in miniaturne celice lahko uporabljate v svetilkah, prenosni elektroniki, fotoaparatih in igračah. Napajajo lahko visokonapetostne tokove z razmeroma nizkim notranjim uporom, zato so ugodna izbira za daljinsko vodena letala, električne čolne, avtomobile, brezžična električna orodja in bliskavice. Večje poplavljene celice se uporabljajo za zaganjanje akumulatorjev, električna vozila in stanje pripravljenosti.
Litij-ionske baterije so najbolj priljubljena izbira za potrošniško elektroniko s kakovostmi, kot so velika energijska gostota, brez spominskega učinka in počasna izguba napolnjenosti, kadar je ne uporabljate. Prav tako se povečuje priljubljenost za vojaške, električna vozila in vesoljske aplikacije.
Reference
- http://support.radioshack.com/support_tutorials/batteries/bt-liion-main.htm
- http://sl.wikipedia.org/wiki/Nickel-cadmium_battery
- http://sl.wikipedia.org/wiki/Lithium-ion_battery
