Li-jonu un NiCad
Share
Litija jons (vai Li-jonu) baterijas ir mazāka izmēra, tām nepieciešama neliela apkope un videi nekaitīgākas nekā Niķelis-kadmijs (ko sauc arī par NiCad, NiCd vai Ni-Cd) baterijas. Lai arī Li-ion un NiCd akumulatoriem ir līdzības, to ķīmiskais sastāvs, ietekme uz vidi, pielietojums un izmaksas ir atšķirīgi.
Salīdzināšanas tabula
| Li-jonu | NiCad | |
|---|---|---|
| Konkrēts spēks | ~ 250- ~ 340 W / kg | 1800mha |
| Atmiņas efekts | Necieš no atmiņas efekta | Cieš no atmiņas efekta |
Saturs: Li-ion vs NiCad
- 1 Elektroķīmija
- 2 Ietekme uz vidi
- 3 izmaksas
- 4 Darbība un veiktspēja
- 5 izmēri un veidi
- 6 lietojumprogrammas
- 7 atsauces
Elektroķīmija
Niķeļa-kadmija akumulatorā anodim izmanto negatīvu kadmiju (negatīvs terminālis), katodam - niķeļa oksihidroksīds (pozitīvs terminālis) un kālija hidroksīda ūdens kā elektrolītu.
Litija jonu akumulatorā kā anodu izmanto grafītu, katodam - litija oksīdu un kā elektrolītu - litija sāli. Litija joni pārvietojas no negatīvā elektroda uz pozitīvo elektrodu izlādes laikā un atpakaļ, kad tiek uzlādēts. Litija jonu elektroķīmiskās šūnas atšķirībā no vienreizlietojamām litija primārajām baterijām kā elektrodmateriālu kā starp elektrodiem izmanto interkalētu litija savienojumu.
Vides ietekme
NiCad akumulatori satur no 6% (rūpnieciskās baterijas) līdz 18% (plaša patēriņa baterijas) kadmiju, kas ir toksisks smagais metāls, un tāpēc akumulatora iznīcināšanas laikā ir nepieciešama īpaša piesardzība. Federālā valdība to klasificē kā bīstamos atkritumus. Amerikas Savienotajās Valstīs daļa no akumulatora cenas ir maksa par tā pareizu iznīcināšanu tā kalpošanas laika beigās.
Litija jonu akumulatoru sastāvdaļas ir videi drošas, jo litijs nav bīstami atkritumi.
Izmaksas
Litija jonu akumulatora izgatavošana maksā par aptuveni 40 procentiem vairāk, jo ir paredzēta papildu aizsardzības shēma sprieguma un strāvas kontrolei.
Darbība un veiktspēja
Niķeļa un kadmija bateriju lielākais trūkums ir tas, ka tās cieš no "atmiņas efekta", ja tās vairākas reizes tiek izlādētas un uzlādētas tādā pašā stāvoklī. Akumulators "atceras" lādēšanas cikla punktu, kurā sākās uzlādēšana, un turpmākās lietošanas laikā tajā brīdī pēkšņi pazeminās spriegums, it kā akumulators būtu izlādējies. Tomēr akumulatora ietilpība būtiski nesamazinās. Daži elektronikas elementi ir īpaši izstrādāti, lai izturētu šo pazemināto spriegumu pietiekami ilgi, lai spriegums normalizētos. Tomēr dažas ierīces nespēj darboties šajā pazeminātā sprieguma periodā, un akumulators šķiet "miris" agrāk nekā parasti.
Līdzīgu efektu, ko sauc par sprieguma pazemināšanos vai slinka akumulatora efektu, rada atkārtota pārmērīga uzlāde. Šajā gadījumā šķiet, ka akumulators ir pilnībā uzlādēts, bet tas ātri izlādējas tikai pēc īsa darbības laika. Pareizi apstrādājot, niķeļa-kadmija akumulators var darboties 1000 vai vairāk ciklu, pirms tā jauda nokrītas zem pusi no sākotnējās ietilpības.
Vēl viena problēma ir apgrieztā uzlāde, kas rodas lietotāja kļūdas dēļ vai kad vairāku šūnu akumulators ir pilnībā izlādējies. Apgrieztā uzlāde var samazināt akumulatora darbības laiku. Reversās uzlādes blakusprodukts ir gāzūdeņradis, kas var būt bīstams.
Ja dendrīti netiek regulāri izmantoti, NiCad akumulatoros parasti veidojas dendrīti. Dendrīti ir plāni, vadoši kristāli, kas var iekļūt separatora membrānā starp elektrodiem. Tas noved pie iekšējiem īssavienojumiem un priekšlaicīgas kļūmes.
Litija jonu akumulatoriem nav nepieciešama apkope. Tos var uzlādēt pirms pilnīgas izlādes, neradot “atmiņas efektu” un darboties plašākā temperatūras diapazonā. Salīdzinot ar Ni-Cd, litija jonu pašizlāde ir mazāka par pusi, tāpēc tā ir lieliski piemērota moderniem degvielas patēriņa mērītājiem. Vienīgais trūkums ir litija jonu akumulators, kas ir trausls, un tā drošai darbībai nepieciešama aizsardzības shēma. Katrā iesaiņojumā ir iebūvēta aizsardzības shēma, kas uzlādes laikā ierobežo katras šūnas maksimālo spriegumu un novērš, ka šūnas spriegums nokrīt pārāk zems, izlādējoties. Lai nepieļautu ārkārtēju temperatūru, tiek uzraudzīta arī šūnu temperatūra.
Izmēri un veidi
Ni-Cd elementi ir pieejami no AAA līdz D, tādi paši izmēri kā sārma baterijas, kā arī vairāki vairāku elementu izmēri. Papildus atsevišķām šūnām tās ir pieejamas iepakojumos līdz 300 šūnām, ko parasti izmanto automobiļu rūpniecībā un lieljaudas rūpniecībā. Pārnēsājamām lietojumprogrammām šūnu skaits ir mazāks par 18 šūnām. Ir 2 veidu NiCd akumulatori: noslēgti un ventilējami.
Li-jonu akumulatori ir mazāki, vieglāki un nodrošina vairāk enerģijas nekā niķeļa-kadmija akumulatori. Tie ir pieejami arī visdažādākajās formās un izmēros 4 veidu formātos:
- Neliels cilindrisks (ciets korpuss bez spailēm, piemēram, klēpjdatoru baterijās)
- Liels cilindrisks (ciets korpuss ar lieliem vītņotiem spailēm)
- Maciņš (mīksts, plakans korpuss, piemēram, mobilajos tālruņos)
- Prismatisks (pusciets plastmasas korpuss ar lieliem vītņotiem spailēm, ko bieži izmanto transportlīdzekļu vilces pakās)
Maisiņu šūnām ir visaugstākais enerģijas blīvums, jo nav lietas. Tomēr, lai novērstu izplešanos, kad tā uzlādes līmeņa (SOC) līmenis ir augsts, tam ir nepieciešams kāds ārējs ierobežošanas veids.
Lietojumprogrammas
NiCad baterijas var salikt bateriju komplektos vai izmantot atsevišķi. Mazas un miniatūras šūnas var izmantot lukturīšos, portatīvajā elektronikā, kamerās un rotaļlietās. Tie var piegādāt lielas pārsprieguma strāvas ar salīdzinoši zemu iekšējo pretestību, padarot tos par izdevīgu izvēli tālvadības elektrisko modeļu lidmašīnām, laivām, automašīnām, bezvada elektroinstrumentiem un kameru zibspuldzēm. Lielāki appludinātie elementi tiek izmantoti lidmašīnu palaišanas akumulatoriem, elektriskajiem transportlīdzekļiem un gaidīšanas režīmā.
Litija jonu akumulatori ir vispopulārākā izvēle plaša patēriņa elektronikai, pateicoties tādām īpašībām kā augsts enerģijas blīvums, bez atmiņas efekta un lēns uzlādes zudums, kad tos nelieto. To popularitāte pieaug arī militāriem, elektriskiem transportlīdzekļiem un kosmosa lietojumiem.
Atsauces
- 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
