Li-ion vs NiCad

Lítium-ion (vagy Li-ion) az elemek kisebb méretűek, alacsony karbantartást igényelnek, és környezetkímélőbbek Nikkel-kadmium (más néven NiCad, NiCd vagy Ni-Cd) elemek. Noha hasonlóságok vannak, a Li-ion és NiCd elemek különböznek kémiai összetételük, környezeti hatásaik, alkalmazásuk és költségeik szempontjából.

Összehasonlító táblázat

Li-ion és NiCad összehasonlító diagram

	Li-ion	NiCad
Sajátos hatalom	~ 250- ~ 340 W / kg	1800mha
Memória hatása	Ne szenvedjen a memória hatásaitól	Szenved a memória hatásától

Tartalom: Li-ion vs NiCad

• 1 Elektrokémia
• 2 Környezeti hatás
• 3 Költség
• 4 Működés és teljesítmény
• 5 méretek és típusok
• 6 alkalmazás
• 7 Hivatkozások

Elektrokémia

A nikkel-kadmium akkumulátor kadmiumot használ az anódhoz (negatív terminál), nikkel-oxi-hidroxidot a katódhoz (pozitív terminál) és a vizes kálium-hidroxidot elektrolitként..

A lítium-ion akkumulátor grafitot, anódként lítium-oxidot, elektrolitként lítium-sót használ. A lítium-ionok a negatív elektródról a pozitív elektródra mennek a kisülés során, és a töltés során vissza. A lítium-ion elektrokémiai cellák elektródként interkalált lítiumvegyületet használnak fém lítium helyett, ellentétben az eldobható lítium elsődleges akkumulátorokkal.

Környezeti hatás

A NiCad akkumulátorok 6% (ipari akkumulátorok) és 18% (fogyasztói akkumulátorok) kadmiumot tartalmaznak, amely mérgező nehézfém, ezért az akkumulátorok selejtezésekor különös gonddal kell eljárni. A szövetségi kormány veszélyes hulladéknak minősíti. Az Egyesült Államokban az akkumulátor árának egy része díjat számít a megfelelő hulladékkezelés után élettartama végén.

A lítium-ion akkumulátorok alkotóelemei környezetkímélõek, mivel a lítium nem veszélyes hulladék.

Költség

A lítium-ion akkumulátorok gyártása körülbelül 40 százalékkal többet fizet, mivel a feszültség és az áram figyelésére szolgáló kiegészítő védőáramkör miatt.

Működés és teljesítmény

A nikkel-kadmium elemek legnagyobb hátránya, hogy "memória hatástól" szenvednek, ha az akkumulátorokat többször ugyanarra a töltési állapotra töltik és töltik fel. Az akkumulátor "emlékszik" a töltési ciklus azon pontjára, ahol az újratöltés megkezdődött, és a későbbi használat során a feszültség hirtelen esik ezen a ponton, mintha az akkumulátor lemerült volna. Az akkumulátor kapacitása azonban nem csökken jelentősen. Néhány elektronikát kifejezetten úgy terveztek, hogy elegendő ideig ellenálljon ennek a csökkentett feszültségnek ahhoz, hogy a feszültség normalizálódjon. Egyes eszközök azonban nem képesek működni a csökkentett feszültség ezen időszakán keresztül, és az akkumulátor a normálnál korábban "halottnak" tűnik.

Egy hasonló hatás, amelyet feszültségcsökkentésnek vagy lusta akkumulátorhatásnak neveznek, az ismételt túltöltésekből származik. Ebben az esetben az akkumulátor úgy tűnik, hogy teljesen fel van töltve, de csak rövid működési idő után gyorsan lemerül. Megfelelő kezelés esetén a nikkel-kadmium akkumulátor 1000 vagy több ciklust képes tartani, mielőtt kapacitása az eredeti kapacitás felének alá csökken..

Egy másik probléma a fordított töltés, amely a felhasználó hibája miatt, vagy amikor több cellából álló elem teljesen lemerült. A fordított töltés csökkentheti az akkumulátor élettartamát. A fordított töltés mellékterméke a hidrogén-gáz, amely veszélyes lehet.

Ha nem használják rendszeresen, a dendritek hajlamosak kialakulni NiCad akkumulátorokban. A dendritek vékony, vezetőképes kristályok, amelyek áthatolhatnak az elválasztó membránon az elektródok között. Ez belső rövidzárlathoz és idő előtti meghibásodáshoz vezet.

A lítium-ion akkumulátorok karbantartása alacsony. Újra feltölthetők, mielőtt teljesen lemerülnének, „memóriahatás” létrehozása nélkül, és szélesebb hőmérsékleti tartományban működnek. A Ni-Cd-hez viszonyítva a lítium-ion kisülése kevesebb, mint fele, ezért alkalmas a modern üzemanyag-mérő alkalmazásokhoz. Az egyetlen hátrány, hogy a lítium-ion akkumulátor törékeny, és a biztonságos működés érdekében védőáramkört igényel. Az egyes csomagokba be van építve a védőáramkör, amely korlátozza az egyes cellák csúcsfeszültségét töltés közben és megakadályozza, hogy a cellák feszültsége túl alacsonyra csökkenjen a kisüléskor. A szélsőséges hőmérsékletek elkerülése érdekében a cella hőmérsékletét is ellenőrzik.

Méretek és típusok

A Ni-Cd cellák az AAA-tól D-ig kaphatók, ugyanolyan méretűek, mint az alkáli elemek, valamint több többcellás méretű. Az egyes cellák mellett 300 cellás csomagokban is kaphatók, ezeket általában autóiparban és nagy teljesítményű ipari alkalmazásokban használják. Hordozható alkalmazások esetén a cellák száma 18 cella alatt van. 2 típusú NiCd elem található: lezárt és szellőző.

A Li-ion akkumulátorok kisebbek, könnyebbek és több energiát szolgáltatnak, mint a nikkel-kadmium elemek. Különböző formájú és méretű, 4 formátumban is kaphatók:

• Kicsi hengeres (szilárd test csatlakozók nélkül, például laptop akkumulátorokban használt)
• Nagy hengeres (tömör test, nagy menetes csatlakozókkal)
• Táska (puha, lapos test, például a mobiltelefonokban használatos)
• Prizmatikus (félkemény műanyag tok, nagy menetes csatlakozókkal, gyakran használt járművek vontatócsomagjaiban)

Az eset hiánya miatt a tasak celláinak a legnagyobb a sűrűsége. Ennek ellenére szükség van bizonyos külső formájú elszigetelésre, hogy megakadályozzuk a terjeszkedést, ha a töltöttségi szintje magas.

Alkalmazások

A NiCad akkumulátorokat össze lehet szerelni akkumulátorokba vagy külön felhasználni. A kicsi és miniatűr cellák felhasználhatók zseblámpákban, hordozható elektronikában, kamerákban és játékokban. Nagyfeszültségű áramot képesek ellátni, viszonylag alacsony belső ellenállásukkal, így kedvező választás lehet távirányítású elektromos modell repülőgépek, csónakok, autók, vezeték nélküli szerszámok és fényképezőgép vakuegységek számára. A nagyobb elárasztású cellákat repülőgép indító akkumulátorokhoz, elektromos járművekhez és készenléti energiaellátáshoz használják.

Olyan tulajdonságokkal, mint a nagy energia sűrűség, nincs memóriahatás, és lassú töltésveszteség, ha nem használja, a lítium-ion akkumulátorok a legnépszerűbb választás az elektronika számára. Népszerűségük növekszik a katonai, elektromos járművek és a repülés területén is.

Irodalom

• 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