Li-Ion vs. Nicad

Lithium-Ionen (oder Li-Ion) Batterien sind kleiner, erfordern eine geringe Wartung und sind umweltbewusste sicherer als Nickel-Cadmium (auch genannt Nicad, Nicd oder Ni-CD) Batterien. Während sie Ähnlichkeiten haben, unterscheiden sich Li-Ion- und NICD-Batterien in ihrer chemischen Zusammensetzung, Umweltauswirkungen, Anwendungen und Kosten.

Vergleichstabelle

Elektrochemie

Eine Nickel-Cadmium-Batterie verwendet Cadmium für die Anode (negativer Klemme), Nickel-Oxyhydroxid für die Kathode (positiver Klemme) und wässriges Kaliumhydroxid als Elektrolyt.

Eine Lithium-Ionen-Batterie verwendet Graphit als Anode, Lithiumoxid für die Kathode und ein Lithiumsalz als Elektrolyt. Lithiumionen bewegen sich während der Entladung von der negativen Elektrode zur positiven Elektrode und beim Laden zurück. Elektrochemische Lithium-Ionen.

Umweltbelastung

NICAD -Batterien enthalten zwischen 6% (Industriebatterien) und 18% (Verbraucherbatterien) Cadmium, ein giftiges Schwermetall und benötigt daher eine besondere Versorgung während der Batterieentsorgung. Die Bundesregierung klassifiziert es als gefährlicher Abfall. In den Vereinigten Staaten ist ein Teil des Batteriepreises eine Gebühr für die ordnungsgemäße Entsorgung am Ende seiner Servicelebensdauer.

Die Komponenten von Lithium-Ionen-Batterien sind umweltfreundlich, da Lithium nicht beeindruckende Abfälle sind.

Kosten

Eine Lithium-Ionen-Batterie kostet aufgrund der zusätzlichen Schutzschaltung etwa 40 Prozent mehr zur Herstellung, um die Spannung und den Strom zu überwachen.

Betrieb und Leistung

Der größte Nachteil von Nickel-Cadmium-Batterien besteht darin. Die Batterie "erinnert" an den Punkt in ihrem Ladungszyklus, an dem das Aufladen begann, und während der anschließenden Verwendung fällt die Spannung zu diesem Zeitpunkt plötzlich ab, als wäre die Batterie entlassen worden. Die Kapazität der Batterie verringert sich jedoch nicht wesentlich. Einige Elektronik sind speziell so konzipiert, dass sie dieser reduzierten Spannung lange genug standhalten, damit die Spannung wieder normal ist. Einige Geräte können jedoch diese Zeit mit verringerter Spannung nicht durchführen, und die Batterie erscheint früher als normal "tot".

Ein ähnlicher Effekt, der als Spannungsdepression oder fauler Batterieeffekt bezeichnet wird, resultiert aus wiederholtem Überladen. In diesem Fall scheint die Batterie vollständig aufgeladen zu sein, entlädt sich jedoch nach nur einer kurzen Betriebsdauer schnell. Wenn eine Nickel-Cadmium-Batterie gut behandelt werden.

Ein weiteres Problem ist das umgekehrte Laden, das aufgrund eines Fehlers durch den Benutzer auftritt oder wenn eine Batterie mehrerer Zellen vollständig entladen ist. Umgekehrter Laden kann die Akkulaufzeit verringern. Das Nebenprodukt des umgekehrten Lades ist Wasserstoffgas, das gefährlich sein kann.

Wenn nicht regelmäßig verwendet. Dendriten sind dünne, leitende Kristalle, die in die Separatormembran zwischen den Elektroden eindringen können. Dies führt zu internen Kurzstrecken und vorzeitiger Ausfall.

Lithium-Ionen-Batterien sind geringer Wartung. Sie können aufgeladen werden, bevor sie vollständig entladen werden, ohne einen „Speichereffekt“ zu erzeugen und in einem breiteren Temperaturbereich zu arbeiten. Im Vergleich zu NI-CD ist die Selbstentladung in Lithium-Ionen weniger als die Hälfte, was sie für moderne Kraftstoffmessanwendungen gut geeignet ist. Der einzige Nachteil ist, dass die Lithium-Ionen-Batterie zerbrechlich ist und eine Schutzschaltung benötigt, um einen sicheren Betrieb aufrechtzuerhalten. Die Schutzschaltung ist in jedes Paket eingebaut, wodurch die Spitzenspannung jeder Zelle während der Ladung begrenzt wird und verhindert, dass die Zellspannung bei der Entladung zu niedrig ist. Um die Temperaturextreme zu verhindern, wird auch die Zelltemperatur überwacht.

Größen und Typen

Ni-CD-Zellen sind von AAA über D erhältlich, die gleichen Größen wie alkalische Batterien sowie mehrere Mehrzellgrößen. Zusätzlich zu Einzelzellen sind sie in Packungen von bis zu 300 Zellen erhältlich, die üblicherweise in Automobil- und Hochleistungsindustrieanwendungen verwendet werden. Für tragbare Anwendungen liegt die Anzahl der Zellen unter 18 Zellen. Es gibt 2 Arten von NICD -Batterien: versiegelt und entlüftet.

Li-Ionen-Batterien sind kleiner, leichter und bieten mehr Energie als Nickel-Cadmium-Batterien. Sie sind auch in einer Vielzahl von Formen und Größen in 4 Arten von Formaten erhältlich:

• Kleiner zylindrisch (fester Körper ohne Klemmen, wie die in Laptop -Batterien verwendeten)
• Großer zylindrischer (fester Körper mit großen Gewindeklemmen)
• Beutel (weicher, flacher Körper, wie die in Mobiltelefonen verwendeten)
• Prismatisch (halbharte Plastikkoffer mit großen Gewindeklemmen, häufig in Fahrzeuge der Traktionspakete verwendet)

Die Beutelzellen haben aufgrund des Fehlens von Fall die höchste Energiedichte. Es erfordert jedoch eine externe Form der Eindämmung, um eine Ausdehnung zu verhindern.

Anwendungen

NICAD -Batterien können in Akku montiert oder einzeln verwendet werden. Kleine und Miniaturzellen können in Taschenlampen, tragbaren Elektronik, Kameras und Spielzeug verwendet werden. Sie können hohe Überspannungsströme mit einem relativ geringen Innenwiderstand liefern, was sie zu einer günstigen Wahl für ferngesteuerte elektrische Modellflugzeuge, Boote, Autos, schnurlose Elektrowerkzeuge und Kamera-Blitzeinheiten macht. Größere überflutete Zellen werden für Flugzeuge Startbatterien, Elektrofahrzeuge und Standby -Strom verwendet.

Mit Qualitäten wie hoher Energiedichten, ohne Speichereffekt und einem langsamen Ladungsverlust, wenn sie nicht verwendet werden, sind Lithium-Ionen-Batterien die beliebteste Wahl für die Unterhaltungselektronik. Sie werden auch immer beliebter für Militär-, Elektrofahrzeug- und Luft- und Raumfahrtanwendungen.