Li-ion vs. NiCad
Share
Lithium-ion (eller Li-ion) Batterier er mindre i størrelse, kræver lav vedligeholdelse og er miljøsikre end Nikkel-cadmium (også kaldet NiCad, NiCd eller Ni-Cd) batterier. Mens de har ligheder, er Li-ion- og NiCd-batterier forskellige i deres kemiske sammensætning, miljøpåvirkning, anvendelser og omkostninger.
Sammenligningstabel
| Li-ion | NiCad | |
|---|---|---|
| Specifik magt | ~ 250- ~ 340 W / kg | 1800mha |
| Hukommelseseffekt | Må ikke lide af hukommelseseffekt | Lid under hukommelseseffekten |
Indhold: Li-ion vs NiCad
- 1 Elektrokemi
- 2 Miljøpåvirkning
- 3 omkostninger
- 4 Betjening og ydeevne
- 5 Størrelser og typer
- 6 Ansøgninger
- 7 Referencer
Elektrokemi
Et nikkel-cadmium-batteri bruger cadmium til anoden (negativ terminal), nikkeloxyhydroxid til katoden (positiv terminal) og vandigt kaliumhydroxid som elektrolyt.
Et lithium-ion-batteri bruger grafit som anode, lithiumoxid til katoden og et lithiumsalt som elektrolyt. Lithiumioner bevæger sig fra den negative elektrode til den positive elektrode under udladning og tilbage, når de oplades. Lithium-ion elektrokemiske celler bruger en intercalated lithiumforbindelse som elektrodemateriale i stedet for metallisk lithium, i modsætning til engangs lithium-primære batterier.
Miljømæssig påvirkning
NiCad-batterier indeholder mellem 6% (industrielle batterier) og 18% (forbrugerbatterier) cadmium, som er et giftigt tungmetal og derfor kræver særlig omhu under bortskaffelse af batteri. Den føderale regering klassificerer det som farligt affald. I USA er en del af batteriprisen et gebyr for den korrekte bortskaffelse i slutningen af dens levetid.
Komponenterne i lithium-ion-batterier er miljøsikre, da lithium er ikke-farligt affald.
Koste
Et lithium-ion-batteri koster omkring 40 procent mere at fremstille på grund af det ekstra beskyttelseskredsløb til overvågning af spænding og strøm.
Drift og ydeevne
Den største ulempe ved nikkel-cadmium-batterier er, at de lider af en "hukommelseseffekt", hvis de aflades og genoplades til samme ladningstilstand flere gange. Batteriet "husker" det punkt i dens opladningscyklus, hvor genopladningen begyndte, og ved efterfølgende brug falder spændingen pludselig på det punkt, som om batteriet var blevet afladet. Batteriets kapacitet reduceres dog ikke væsentligt. Nogle elektronik er specielt designet til at modstå denne reducerede spænding længe nok til, at spændingen kan vende tilbage til normal. Nogle enheder er imidlertid ikke i stand til at fungere gennem denne periode med nedsat spænding, og batteriet ser ud "død" tidligere end normalt.
En lignende effekt kaldet spændingsdepression eller dovet batterieffekt er resultatet af gentagen overopladning. I dette tilfælde ser det ud til, at batteriet er fuldt opladet, men aflades hurtigt efter kun en kort periode af drift. Hvis det behandles godt, kan et nikkel-cadmium-batteri vare i 1.000 cykler eller mere, før dets kapacitet falder til under halvdelen af sin oprindelige kapacitet.
Et andet problem er omvendt opladning, der opstår på grund af en fejl fra brugeren, eller når et batteri på flere celler er fuldt udladet. Omvendt opladning kan reducere batteriets levetid. Biproduktet ved omvendt opladning er brintgas, hvilket kan være farligt.
Når der ikke bruges regelmæssigt, udvikler det sig dendriter i NiCad-batterier. Dendritter er tynde, ledende krystaller, der kan trænge ind i separatormembranen mellem elektroder. Dette fører til interne kortslutninger og for tidligt fiasko.
Lithium-ion-batterier er lav vedligeholdelse. De kan genoplades, før de er helt afladet uden at skabe en "hukommelseseffekt" og fungerer i et bredere temperaturområde. Sammenlignet med Ni-Cd er selvudladningen i lithium-ion mindre end halvdelen, hvilket gør det velegnet til moderne brændstofmåler. Den eneste ulempe er lithium-ion-batteri er skrøbeligt og kræver et beskyttelseskredsløb for at opretholde sikker drift. Beskyttelseskredsløbet er indbygget i hver pakke, som begrænser spidsen for hver celle under opladning og forhindrer, at cellespændingen falder for lavt ved udladning. For at forhindre ekstreme temperaturer overvåges celletemperaturen også.
Størrelser og typer
Ni-Cd-celler er tilgængelige fra AAA til D, de samme størrelser som alkaliske batterier, samt flere multicellestørrelser. Ud over enkeltceller er de tilgængelige i pakker med op til 300 celler, der almindeligvis bruges i bilindustrien og industriel anvendelse. Til bærbare applikationer er antallet af celler under 18 celler. Der er 2 typer NiCd-batterier: forseglet og udluftet.
Li-ion-batterier er mindre, lettere og giver mere energi end nikkel-cadmium-batterier. De fås også i en lang række former og størrelser i 4 typer formater:
- Lille cylindrisk (solid krop uden klemmer, som dem, der bruges i bærbare batterier)
- Stor cylindrisk (solid krop med store gevind gevind)
- Pose (blød, flad krop, f.eks. Dem, der bruges i mobiltelefoner)
- Prismatisk (halvhård plastkasse med store gevind gevind, der ofte bruges i køretøjers trækkraftpakker)
Posecellerne har den højeste energitæthed på grund af fraværet af sag. Det kræver dog en eller anden ekstern form af indeslutning for at forhindre udvidelse, når dens tilstand for ladning (SOC) er høj.
Applikationer
NiCad-batterier kan samles i batteripakker eller bruges individuelt. Små og miniature celler kan bruges i lommelygter, bærbar elektronik, kameraer og legetøj. De kan levere høje overspændingsstrømme med en relativt lav intern modstand, hvilket gør dem til et gunstigt valg til fjernstyrede elektriske modelfly, både, biler, trådløse elværktøjer og kameraets blitzenheder. Større oversvømmede celler bruges til flybatterier, elektriske køretøjer og standby-strøm.
Med kvaliteter som høje energitætheder, ingen hukommelseseffekt og et langsomt tab af opladning, når de ikke er i brug, er lithium-ion-batterier det mest populære valg til forbrugerelektronik. De vokser også i popularitet for militære, elektriske køretøjer og rumfartsapplikationer.
Referencer
- 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
