Li-ion vs NiCad

Litiumjon (eller Li-ion) batterierna är mindre i storlek, kräver lågt underhåll och är miljövänligare än Nickel-kadmium (även kallad NiCad, NiCd eller Ni-Cd) batterier. Medan de har likheter skiljer sig Li-ion och NiCd-batterier i sin kemiska sammansättning, miljöpåverkan, applikationer och kostnader.

Jämförelsediagram

Li-ion jämfört med NiCad-jämförelsestabell

Li-ion	NiCad
Nominell cellspänning	3,6 / 3,7 V	1,2 V
Cykelhållbarhet	400-1200 cykler	2000 cykler
Specifik effekt	~ 250- 340 W / kg	150 W / kg
Laddning / utsläppseffektivitet	80-90%	70-90%
Självutladdningshastighet	8% vid 21 ° C, 15% vid 40 ° C, 31% vid 60 ° C (per månad)	10% per månad
Energi densitet	250-620 W • h / L	50-150 W • h / L
Specifik energi	100-250 W • h / kg	40-60 W • h / kg
Förfogande	Ej farligt avfall	Farligt avfall
Underhåll	Behöver inte periodisk urladdning	Kräver full urladdning innan laddning
Vikt	20% -35% mindre än Nicad	Mer
Minneseffekt	Lida inte av minneseffekt	Lider av minneseffekt

Innehåll: Li-ion vs NiCad

• 1 Elektrokemi
• 2 Miljöpåverkan
• 3 Kostnad
• 4 Drift och prestanda
• 5 storlekar och typer
• 6 applikationer
• 7 referenser

elektro~~POS=TRUNC

Ett nickelkadmiumbatteri använder kadmium för anoden (negativ terminal), nickeloxihydroxiden för katoden (positiv terminal) och vattenhaltig kaliumhydroxid som elektrolyt.

Ett litiumjonbatteri använder grafit som anod, litiumoxid för katoden och ett litiumsalt som elektrolyt. Litiumjoner flyttar från den negativa elektroden till den positiva elektroden under urladdning och tillbaka vid laddning. Litiumjonelektrokemiska celler använder en interkalierad litiumförening som elektrodmaterialet i stället för metalliskt litium, till skillnad från de engångs-litiumbaserade batterierna.

Påverkan på miljön

NiCad-batterier innehåller mellan 6% (industriella batterier) och 18% (konsumentbatterier) cadmium, vilket är en giftig tungmetall och kräver därför särskild vård vid bortskaffande av batterier. Den federala regeringen klassificerar den som farligt avfall. I USA är en del av batteripriset en avgift för att den ska kasseras vid slutet av dess livslängd.

Komponenterna i litiumjonbatterier är miljövänliga, eftersom litium är oskadligt avfall.

Kosta

Ett litiumjonbatteri kostar cirka 40 procent mer att tillverka på grund av den extra skyddskretsen för att övervaka spänningen och strömmen.

Drift och prestanda

Den största nackdelen med nickelkadmiumbatterier är att de lider av en "minneseffekt" om de laddas ur och laddas till samma laddningsnivå flera gånger. Batteriet "kommer ihåg" punkten i laddningscykeln där laddning började och vid senare användning sjunker spänningen plötsligt vid den tiden, som om batteriet hade tömts. Batteriets kapacitet minskar dock inte väsentligt. Vissa elektronik är speciellt konstruerade för att motstå denna reducerade spänning tillräckligt länge för att spänningen ska återgå till normalt. Men vissa enheter kan inte fungera under denna period av minskad spänning, och batteriet visas "dött" tidigare än normalt.

En liknande effekt som kallas spänningsdepression eller lat batteriffekt, beror på upprepad överladdning. I det här fallet ser batteriet ut att vara helt laddat men laddas ut snabbt efter en kort driftstid. Om det behandlas bra kan ett nickel-kadmiumbatteri vara i 1 000 cykler eller mer innan dess kapacitet sjunker under hälften av sin ursprungliga kapacitet.

Ett annat problem är omvänd laddning, vilket uppstår på grund av ett fel av användaren eller när ett batteri av flera celler är helt urladdat. Omvänd laddning kan minska batteriets livslängd. Biprodukten av omvänd laddning är vätegas, vilket kan vara farligt.

När det inte används regelbundet tenderar dendriter att utvecklas i NiCad-batterier. Dendriter är tunna ledande kristaller som kan tränga in i separatormembranet mellan elektroderna. Detta leder till interna kortslutning och för tidigt fel.

Litiumjonbatterier är låga underhåll. De kan laddas om innan de är helt urladdade utan att skapa en "minneseffekt" och fungerar i ett större temperaturområde. I jämförelse med Ni-Cd är självladdning i litiumjon mindre än hälften, vilket gör den väl lämpad för moderna bränslemätare. Den enda nackdelen är att litiumjonbatteriet är bräckligt och kräver en skyddskrets för att upprätthålla säker drift. Skyddskretsen är inbyggd i varje förpackning, vilket begränsar toppspänningen för varje cell under laddning och förhindrar att cellspänningen faller för låg vid urladdning. För att förhindra extremiteter i temperaturen övervakas även celltemperaturen.

Storlekar och typer

Ni-Cd-celler är tillgängliga från AAA till D, samma storlek som alkaliska batterier, samt flera flervalsstorlekar. Förutom enskilda celler finns de i förpackningar på upp till 300 celler, vanligtvis används inom industriella och industriella applikationer. För bärbara applikationer är antalet celler under 18 celler. Det finns 2 typer av NiCd-batterier: förseglade och ventilerade.

Li-ion-batterier är mindre, ljusare och ger mer energi än nickel-cadmium-batterier. De finns också i en mängd olika former och storlekar i 4 typer av format:

• Liten cylindrisk (fast kropp utan anslutningar, som de som används i bärbara batterier)
• Stor cylindrisk (fast kropp med stora gängade plintar)
• Påse (mjuk, platt kropp, som de som används i mobiltelefoner)
• Prismatiskt (halvhårdt plastfodral med stora gängade terminaler, som ofta används i fordonets dragkragspaket)

Påsecellerna har den högsta energitätheten på grund av att det saknas fall. Det kräver emellertid en viss extern form av inneslutning för att förhindra expansion när dess SOC-nivå är hög.

tillämpningar

NiCad-batterier kan monteras i batterier eller användas individuellt. Små och miniatyrceller kan användas i ficklampor, bärbar elektronik, kameror och leksaker. De kan leverera höga överspänningsströmmar med relativt lågt inre motstånd, vilket gör dem till ett gynnsamt val för fjärrstyrda elmodellflygplan, båtar, bilar, trådlösa verktyg och kameraflitsenheter. Större översvämmade celler används för startbatterier, elbilar och standby-kraft.

Med egenskaper som höga energitätheter, ingen minneseffekt och en långsam laddning när det inte används, är litiumjonbatterier det populäraste valet för konsumentelektronik. De växer också i popularitet för militära, elektriska fordon och flygteknik.

referenser

• 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