Li-ion kontra NiCad

Litiumjonbatterier (eller Li-ion ) -batterier är mindre i storlek, kräver lågt underhåll och är miljösäkrare än nickel-kadmium (även kallad NiCad, NiCd eller Ni-Cd ). 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 jämförelse diagram
Li-ion NiCad
Specifik kraft~ 250- ~ 340 W / kg1800mha
MinneeffektLider inte av minneseffektLider av minneseffekten

Elektro

Ett nickel – kadmiumbatteri använder kadmium för anoden (negativ terminal), nickeloxyhydroxid för katoden (positiv terminal) och vattenhaltig kaliumhydroxid som elektrolyt.

Ett litiumjonbatteri använder grafit som anod, litiumoxid för katoden och ett litiumsalt som elektrolyt. Litiumjoner rör sig från den negativa elektroden till den positiva elektroden under urladdning och tillbaka när den laddas. Litiumjonelektrokemiska celler använder en interkalkad litiumförening som elektrodmaterial i stället för metalliskt litium, till skillnad från engångs litiumbatterier.

Miljöpåverkan

NiCad-batterier innehåller mellan 6% (industribatterier) och 18% (konsumentbatterier) kadmium, som är en giftig tungmetall och därför kräver särskild skötsel vid bortskaffande av batterier. Den federala regeringen klassificerar det som farligt avfall. I USA är en del av batteripriset en avgift för korrekt avfallshantering i slutet av dess livslängd.

Komponenterna i litiumjonbatterier är miljösäkra eftersom litium är icke-farligt 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 nickel-kadmiumbatterier är att de lider av en "minneseffekt" om de laddas ur och laddas till samma laddningstillstånd flera gånger. Batteriet "kommer ihåg" punkten i laddningscykeln där laddningen började och vid efterföljande användning sjunker plötsligt spänningen vid den punkten, som om batteriet hade laddats ur. Batteriets kapacitet minskar emellertid inte väsentligt. En del elektronik är särskilt utformade för att motstå denna reducerade spänning tillräckligt länge för att spänningen ska återgå till det normala. Vissa enheter kan emellertid inte fungera under denna period med minskad spänning, och batteriet verkar "dött" tidigare än normalt.

En liknande effekt som kallas spänningsdepression eller lat batterieffekt är resultatet av upprepad överladdning. I detta fall verkar batteriet vara fulladdat men laddas snabbt ut efter bara en kort tids drift. Om det behandlas väl kan ett nickel-kadmiumbatteri pågå 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 från användaren, eller när ett batteri på flera celler är helt urladdat. Omvänd laddning kan minska batteriets livslängd. Biprodukten av omvänd laddning är vätgas, vilket kan vara farligt.

När de inte används regelbundet tenderar dendriter att utvecklas i NiCad-batterier. Dendriter är tunna, ledande kristaller som kan tränga igenom separatormembranet mellan elektroderna. Detta leder till interna kortslutningar och för tidigt misslyckande.

Litiumjonbatterier är lågt underhåll. De kan laddas innan de är helt urladdade utan att skapa en "minneseffekt" och fungera inom ett större temperaturområde. Jämfört med Ni-Cd är självutladdningen i litiumjon mindre än hälften, vilket gör det väl lämpat för moderna bränslemätare. Den enda nackdelen är litiumjonbatteri är bräckligt och kräver en skyddskrets för att upprätthålla säker drift. Skyddskretsen är inbyggd i varje paket, vilket begränsar toppspänningen för varje cell under laddning och förhindrar cellspänningen från att tappa för lågt vid urladdningen. För att förhindra extrema temperaturer övervakas även celltemperaturen.

Storlekar och typer

Ni-Cd-celler är tillgängliga från AAA till D, samma storlekar som alkaliska batterier, samt flera multicellstorlekar. Förutom enstaka celler finns de tillgängliga i förpackningar med upp till 300 celler, vanligtvis används i fordonsindustrin och tunga industriella applikationer. För bärbara applikationer är antalet celler under 18 celler. Det finns två typer av NiCd-batterier: förseglade och ventilerade.

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

  • Liten cylindrisk (solid kropp utan anslutningar, till exempel de som används i bärbara batterier)
  • Stor cylindrisk (solid kropp med stora gängade plintar)
  • Väska (mjuk, platt kropp, till exempel de som används i mobiltelefoner)
  • Prismatisk (halvhård plastfodral med stora gängade plintar, ofta används i fordonets dragpaket)

Påfecellerna har den högsta energitätheten på grund av frånvaro av fall. Men det kräver någon yttre form av inneslutning för att förhindra expansion när dess laddningsnivå (SOC) är hög.

tillämpningar

NiCad-batterier kan monteras i batteripaket eller användas individuellt. Små och miniatyrceller kan användas i ficklampor, bärbar elektronik, kameror och leksaker. De kan förse höga strömmar med relativt lågt inre motstånd, vilket gör dem till ett gynnsamt val för fjärrstyrda elektriska modellflygplan, båtar, bilar, sladdlösa elverktyg och kamerablitsenheter. Större översvämmade celler används för startbatterier, elektriska fordon och vänteläge.

Med kvaliteter som hög energitäthet, ingen minneseffekt och långsam laddningsförlust när de inte används är litiumjonbatterier det populäraste valet för konsumentelektronik. De växer också i popularitet för militära, elektriska fordon och rymdapplikationer.

Relaterade Artiklar