Меню

Li ion аккумуляторы строение плюсы и минусы



Какой аккумулятор лучше для шуруповерта — литиевый или кадмиевый?

Миниатюра к статье Какой аккумулятор лучше для шуруповерта — литиевый или кадмиевый?

Дрель, шуруповерт — необходимые в быту инструменты. Приобрести их будет полезно каждому, кто занимается обустройством дома своими руками. Также и для мастеров-профессионалов шуруповерты сейчас незаменимы. А поскольку в магазинах строительного инструментария выбор их огромный, у многих могут возникнуть резонные вопросы: какой инструмент лучше выбрать и какой аккумулятор лучше для шуруповерта? От выбора АКБ зависит очень многое: прежде всего, мобильность инструмента и продолжительность его работы в автономных от сети условиях. Прежде чем окончательно решить, какие батареи наиболее предпочтительны в том или ином случае, следует более подробно ознакомиться с тем, какие аккумуляторы используются в шуруповертах.

Типы батарей

Итак, какие бывают аккумуляторы? Обычно для электродрелей применяются никель-кадмиевые и литиевые элементы питания. Есть еще никель-металлгидридные АКБ, и они по-своему хороши. Но для шуруповертов они стали использоваться очень редко: эти батарейки, к сожалению, очень быстро нагреваются и при зарядке, и при интенсивной работе инструмента. К тому же, никель-кадмиевые аккумуляторы, несмотря на то, что их по праву можно назвать «ветеранами» в ряду химических источников тока, по многим характеристикам до сих пор превосходят никель-металлогидриды.

Никель-кадмиевые и никель-металлгидридные АКБ

Ni-Cd являются первыми щелочными аккумуляторными батареями, техника производства которых была разработана еще в конце XIX века. Однако по причине того, что для тех времен массовое производство АКБ было очень дорогим и требовало определенных условий, интенсивно оно началось только в 50-х годах ХХ века.

Несмотря на критику многочисленных поклонников более современных батарей, показатели емкости никель-кадмиевые аккумуляторы имеют неплохие . И нагреваются при эксплуатации гораздо меньше , чем те же никель-металлогидриды, вследствие эндотермических реакций, происходящих внутри. Если вспомнить школьный курс химии, эндотермическая реакция означает не что иное, как поглощение выделяемого тепла внутри элемента, а не выделение его во внешнюю среду. А именно так происходит с Ni-MH батареями.

Если сравнивать характеристики аккумуляторов для шуруповертов, исходя из практичности и безопасности, кадмиевые АКБ окажутся значительно лучше. Именно по этой причине они до сих пор являются самыми ходовыми для электрических инструментов бытового применения .

Кадмиевые батареи в аккумуляторном блоке

Более коротко все преимущества никель-кадмиевых АКБ можно озвучить таким образом:

  • Значительно сниженный риск перегрева. Им не грозит быстро «перегореть» или выйти из строя, в отличие от металлогидридов.
  • Прочный металлический корпус. Кадмиевые аккумуляторы имеют хороший показатель устойчивости к внутренним химическим реакциям и отличную герметичность металлического покрытия. Могут неплохо работать и при очень низких температурах, до -40°С.
  • Долгий срок службы при условиях правильной эксплуатации — от 8 до 10 лет без необходимости смены аккумуляторного блока.
  • Умеренная, доступная стоимость , в отличие от более мощных, но дорогих литиевых элементов.

Для того чтобы Ni Cd аккумуляторы для шуруповерта выработали весь свой положенный срок службы, существует несколько действенных рекомендаций по их эксплуатации.

Поскольку глубокого разряда они не боятся , работать с шуруповертом следует вплоть до полного разряда аккумуляторного блока. Потом можно поставить батарейки заряжаться, не боясь того, что они потеряют емкость: при зарядке эти аккумуляторы быстро ее восполняют. Хранить их тоже лучше разряженными — в данном случае, так называемый «эффект памяти» будет гораздо меньше, а в процессе хранения никакая подзарядка им не требуется.

«Эффект памяти», который имеется у никель-кадмиевых аккумуляторов для шуруповертов, на самом деле не представляет собой слишком большой недостаток. Для того чтобы они не «запоминали» ненужный уровень зарядки, нужно провести им два-три полных цикла заряда-разряда. Тогда все их лучшие показатели быстро восстановятся.

Для того чтобы «эффект памяти» проявлялся меньше и реже, не стоит часто подзаряжать их. Лучше проводить им полные циклы зарядки, тем самым «очищая память». Именно это надолго обеспечит никель-кадмиевым аккумуляторам большую продуктивность работы.

Что можно сказать о Ni-MH АКБ, кроме того, что они склонны к нагреву? Эти батареи менее вредны для окружающей среды. «Эффект памяти» у них выражен меньше, чем у Ni-Cd предшественников. Но заряжать их придется чаще, потому что процент саморазряда эти батареи имеют высокий. По популярности уступают кадмиевым.

Литий-ионные батареи и их преимущества

Именно аккумуляторы на основе лития сейчас постоянно на слуху у многих потребителей. Отчасти благодаря тому, что литиевый состав используется везде, практически в любом гаджете, начиная от смартфона и заканчивая персональным ноутбуком. Появились они не так давно, если сравнивать время их возникновения с никель-кадмиевыми — только в 90-х годах прошлого века.

Известно, что вначале литий-ионные аккумуляторы обладали большой степенью взрывоопасности по причине технологических недоработок. В данный момент подавляющее их большинство оснащено контроллерами уровня заряда и нагрева, что обеспечивает им безопасность и повышенные сроки продуктивного применения .

Чем же столь примечательны литиевые аккумуляторы?

Рассмотрим их достоинства в сравнении с предшественниками:

  • Более высокий уровень емкости , что увеличивает срок их беспрерывного использования.
  • Отсутствие «эффекта памяти» (по крайней мере, так утверждают продавцы и производители).

Высокий уровень емкости обеспечивает успешное применение именно этого вида аккумуляторов в техническом инструментарии профессионального плана.

Литиевый аккумулятор шуруповерта на зарядке

При всех своих преимуществах литиевые батареи очень чувствительны к малейшим перепадам напряжения во время зарядки , а также к резким переменам температур . Безусловно, в той или иной мере такой чувствительности подвержены все химические источники тока. Но специалисты в области электроники не случайно называют «капризными» именно этот вид аккумуляторов.

В отличие от никель-кадмиевых, литиевые АКБ не имеет смысла приобретать с запасом. Со временем они теряют свою емкость, если их долго не использовать , а срок их хранения составляет не больше двух лет.

Литиевые или никель-кадмиевые аккумуляторы — какие лучше?

На самом деле, вопрос о том, какой аккумулятор лучше для шуруповерта, поставлен не совсем корректно. Все зависит от ситуации и от продолжительности времени, в течение которого будет использоваться инструмент.

Литиевый аккумуляторный блок меньше весит при тех же показателях емкости, что у кадмия. Но это не является основным показателем, исходя из которого следует выбирать аккумулятор для шуруповерта. Безусловно, к оличество циклов заряда-разряда у кадмиевых элементов в разы меньше, чем у литиевых . Стандарт для Ni-Cd составляет 500 , а для Li1500 , что, безусловно, вначале наводит на мысль о том, что литиевые батареи намного лучше.

При выборе аккумуляторов важно учитывать тот факт, что старение никель-кадмиевых батарей зависит исключительно от выработанных ими циклов, а не от их реального возраста . Срок службы литий-ионных АКБ, в отличие от кадмия, напрямую зависит именно от возраста по годам. Через 5 лет они уже выйдут из строя, даже если ими не пользовались. Никель-кадмиевые батареи, напротив, будут жить долго даже в том случае, если их не использовали год и более.

Например, при покупке шуруповерта, бывшего в употреблении, не стоит брать его с литиевыми аккумуляторами. Есть большая доля вероятности того, что в случае, если инструмент не использовался долгое время, его аккумуляторный блок уже непригоден к использованию. Если же бывший в употреблении «шурик» продается с кадмиевыми аккумуляторами, они могут сохранить до 60% заряда, независимо от того, рабочий был инструмент или нет.

Читайте также:  Аккумулятор Бастион герметичный свинцово кислотный необслуживаемый AGM АКБ 12В 40Ач TEPLOCOM 40Ач

Если шуруповерт используется не очень часто, литиевые аккумуляторы скорее «постареют», чем отслужат свои положенные 1500 циклов. Поэтому для периодического бытового использования нет смысла покупать инструмент с литиевыми аккумуляторами.

Кадмий может служить от 8 до 10 лет, независимо от того, используются батареи, или нет. Он также спокойно может лежать на складе, сохраняя свои свойства, в отличие от лития. Если вы не планируете использовать шуруповерт часто, ответ на вопрос о том, как выбрать аккумулятор, будет кратким и правдивым: выбирайте кадмий.

Кстати, при морозе до -20°С кадмий «ведет» себя лучше, чем литиевые батарейки , которые не любят больших морозов . Литий нужно хранить в заряженном состоянии , как минимум, на 60%. Они нуждаются в постоянной подзарядке, если не используются . В противном случае, они начинают разрушаться.

Итак, если шуруповерт не используется интенсивно, для периодического бытового использования выбирайте инструмент, укомплектованный никель-кадмиевым аккумуляторным блоком. Если же вы работаете с шуруповертом ежедневно и профессионально — безусловно, лучше будет остановить свой выбор на литии, потому что аккумуляторы отслужат свои положенные 1500 циклов, вернут и окупят вложенные в них деньги. Не переплачивайте за ненужные циклы, если вы не используете инструмент часто и постоянно.

Таким образом становится ясно, что никель-кадмиевые батареи, по сути дела, ничуть не хуже литиевых. Главный вопрос состоит только в сфере применения обоих видов химических элементов питания. При использовании каждого из них в нужное время и в нужном месте и тот, и другой могут быть одинаково полезны и хороши. О том, как провести замену аккумуляторов в шуруповерте, в том числе с Ni-Cd на Li-Ion, читайте здесь →

Источник

Что лучше ni mh, ni cd или li ion аккумуляторы

Что лучше ni mh, ni cd или li ion аккумуляторы

Современный потребитель не представляет своего существования без различных электрических приборов и аппаратов. Для обеспечения их работоспособности необходимо применять элементы питания. Правильный выбор и эксплуатация поможет значительно продлить их срок службы, а также уберечь от аварийных ситуаций.

  1. Особенности строения ni cd аккумуляторов достоинства и недостатки
  2. Особенности строения ni mh аккумуляторов достоинства и преимущества
  3. Li ion аккумуляторы, строение, плюсы и минусы
  4. Характеристика «Эффект памяти»
  5. Различие батарей по основным техническим характеристикам
  6. Напряжение работы и разряда
  7. Диапазон рабочих температур
  8. Средства защиты и контроля
  9. Хранение
  10. Различие в применении

Особенности строения ni cd аккумуляторов достоинства и недостатки

Аккумулятор никель кадмиевый по своей конструкции представляет собой разнополюсные электроды, разделенные межу собой специальным сепаратором. В качестве электролита применяется щелочной концентрат, зачастую это гидроксид калия, данное вещество не является пожаро и взрывоопасным.

Для увеличения активной площади взаимодействия при гальванической реакции электроды изготавливаются в виде фольги, расхода электролита в процессе эксплуатации не происходит благодаря герметичности корпуса источника питания.

К достоинствам такого элемента питания следует отнести:

  • доступная стоимость относительно аналогичных;
  • возможность отдавать повышенный ток под нагрузкой;
  • допускается ускоренный метода заряда;
  • способность сохранять емкость заряда до -20°С;
  • увеличенное количество циклов заряда-разряда в процессе эксплуатации.

Главными недостатками считаются:

  • повышенный уровень самостоятельного разряда в течение короткого времени;
  • при долгом хранении для восстановления требуют более 5 циклов заряда-разряда;
  • увеличить срок службы возможно только при полном разряде батареи.

Особенности строения ni mh аккумуляторов достоинства и преимущества

Металлгидридные источники питания появились в ходе совершенствования первоначальных вариантов никель кадмиевых. Основное отличие ni mh от ni cd аккумуляторов заключается в использовании в качестве материалов для электродов комбинированных сплавов никеля с редкоземельными металлами.

Батарея из 8 элементов

Разноименные полюса в таких источниках питания свернуты в рулон и разделены между собой специальным сепаратором, изготовленным из крепкого материала. В конструкции корпуса предусмотрено применение средств защиты в виде датчиков давления и предохранительного клапана.

Интересно знать! Никель металлгидридный аккумулятор отличается от своего предшественника пониженным содержанием токсичных веществ.

Положительными свойствами считают:

  • сохраняют рабочие характеристики при пониженных температурах;
  • обладают повышенной емкостью, в чем отличаются аккумуляторы от никель кадмиевых;
  • отсутствие токсичных веществ;
  • уменьшенный эффект памяти.

К отрицательным показателям относят:

  • повышенные свойства самостоятельного разряда;
  • увеличенная стоимость;
  • снижение емкости после 300 циклов заряда-разряда;
  • относительно короткий срок службы.

Li ion аккумуляторы, строение, плюсы и минусы

Литиевые аккумуляторы представляют собой элементы питания анод которых произведен из металла лития. В них повышены некоторые основные характеристики необходимые для современных электронных устройств. Главное отличие литий ионных аккумуляторов от никель кадмиевых считается повышенное рабочее напряжение и увеличенная энергетическая емкость.

Батарея для телефона

Ni mh и li ion в своей конструкции имеют специальные защитные приспособления такие, как датчики давления и предохранительные средства при увеличении внутренней температуры.

К плюсам производители относят:

  • практически полное отсутствие «эффекта памяти»;
  • повышенная внутренняя емкость элемента;
  • малая масса относительно аналогов;
  • минимальный самостоятельный разряд.

К минусам потребители причисляют:

  • повышенную цену, в результате применения редких металлов в конструкции;
  • нетерпимость к минусовым температурам;
  • имеют ограничения по сроку службы.

Никель кадмиевые и литий ионные аккумуляторы схожи между собой в возможности использования при необходимости быстрого заряда повышенными токами.

Характеристика «Эффект памяти»

Одной из важных характеристик при выяснении различия между элементами питания является «эффект памяти», суть данного явления заключается в сохранении батареей начального значения заряда, при котором начали его восполнение.

Ni cd или ni mh аккумуляторы имеют в своих свойствах такой эффект. Данная характеристика считается отрицательной, потому что при неполном разряде батареи она сохранит в дальнейшем это значение и не будет разряжаться полностью. Внутренняя емкость и срок службы при этом значительно понижаются.

У литиевых элементов питания такого эффекта не отмечается, в таком сравнении данная батарея лучше. Повышается удобство, нет необходимости ждать полного понижения заряда, восполнить его можно в любое удобное время без опасения нанесения вреда емкости и сроку службы.

Важно! Перед зарядом ni cd следует полностью разряжать, ni mh рекомендуется разряжать не полностью.

Различие батарей по основным техническим характеристикам

Аккумуляторные батареи, как и любой электрический элемент имеют основные технические показатели, согласно которым можно оценить достоинства того или иного вида. Рассмотрим некоторые характеристики

Напряжение работы и разряда

Значение рабочего напряжения для элементов питания является постоянным показателем и может лишь незначительно меняться в процессе снижения заряда в ходе работы. Nicd или nimh батареи имеют одинаковый номинальный вольтаж равный 1,2 В, а также показание при разряде 0,9 В. У литиевых такие показания значительно отличаются в результате применения активных элементов в своем составе. Рабочее напряжение составляет 3,6 В, при разряде 3 В.

Диапазон рабочих температур

Рабочая температура является важным показателем в ходе эксплуатации элементов питания. Не всегда есть возможность применения электрического оборудования в помещении и в летний период. Для никелевых батарей температурный диапазон довольно широкий, связано это с тем, что в качестве электролита применяется щелочной состав пониженным значением замерзания от -50°С. У литиевого аккумулятора этот показатель несколько выше от -20°С.

Значение высокого предела температур у всех видов практически одинаков и составляет +50°С, +60°С.

Средства защиты и контроля

Ni mh и li ion аккумуляторные батареи имеют в своей конструкции специальные защитные составляющие. В процессе производства устанавливаются датчики температуры и давления, а также предохранительные клапаны.

Внимание! В процессе заряда необходимо правильно устанавливать параметры, а также контролировать их.

Хранение

Условия хранения для различных элементов питания:

  • никель кадмиевые аккумуляторы могут храниться при полном разряде, и сразу восстанавливают свои характеристики при восполнении заряда;
  • никель металлгидридные батареи полностью не рекомендуют разряжать;
  • литиевые имеют ограниченный срок службы, в связи с этим производителями рекомендуется активное применение, если же требуется хранение элемент питания разряжают наполовину.
Читайте также:  Какие аккумуляторы применяются в авто Фольксваген Поло и чем их можно заменить как снять аккумулятор своими руками

Различие в применении

При выборе того или иного аккумулятора для питания различной техники необходимо понимать, какие необходимые свойства будут важны в ходе эксплуатации. Для переносных гаджетов и небольшой радиоэлектроники пригодится подойдет литий ионные или никель металлгидридные батареи, данные потребители не требуют повышенных токов разряда. При питании электроинструмента требуется более высокие показания тока, а также возможность использования аппарата при пониженных температурах без опасения быстрого разряда в таком случае подходят никелевые.

Аккумулятор для шуруповерта

Все рассмотренные элементы питания обладают рядом положительных и отрицательных характеристик. Правильное понимание основных необходимых свойств поможет снизить затраты, а также продлить работоспособность используемого аппарата или прибора.

Источник

Аккумуляторы ni cd и li ion аккумуляторов

Что лучше ni mh, ni cd или li ion аккумуляторы

Современный потребитель не представляет своего существования без различных электрических приборов и аппаратов. Для обеспечения их работоспособности необходимо применять элементы питания. Правильный выбор и эксплуатация поможет значительно продлить их срок службы, а также уберечь от аварийных ситуаций.

  1. Особенности строения ni cd аккумуляторов достоинства и недостатки
  2. Особенности строения ni mh аккумуляторов достоинства и преимущества
  3. Li ion аккумуляторы, строение, плюсы и минусы
  4. Характеристика «Эффект памяти»
  5. Различие батарей по основным техническим характеристикам
  6. Напряжение работы и разряда
  7. Диапазон рабочих температур
  8. Средства защиты и контроля
  9. Хранение
  10. Различие в применении

Особенности строения ni cd аккумуляторов достоинства и недостатки

Аккумулятор никель кадмиевый по своей конструкции представляет собой разнополюсные электроды, разделенные межу собой специальным сепаратором. В качестве электролита применяется щелочной концентрат, зачастую это гидроксид калия, данное вещество не является пожаро и взрывоопасным.

Для увеличения активной площади взаимодействия при гальванической реакции электроды изготавливаются в виде фольги, расхода электролита в процессе эксплуатации не происходит благодаря герметичности корпуса источника питания.

К достоинствам такого элемента питания следует отнести:

  • доступная стоимость относительно аналогичных;
  • возможность отдавать повышенный ток под нагрузкой;
  • допускается ускоренный метода заряда;
  • способность сохранять емкость заряда до -20°С;
  • увеличенное количество циклов заряда-разряда в процессе эксплуатации.

Главными недостатками считаются:

  • повышенный уровень самостоятельного разряда в течение короткого времени;
  • при долгом хранении для восстановления требуют более 5 циклов заряда-разряда;
  • увеличить срок службы возможно только при полном разряде батареи.

Особенности строения ni mh аккумуляторов достоинства и преимущества

Металлгидридные источники питания появились в ходе совершенствования первоначальных вариантов никель кадмиевых. Основное отличие ni mh от ni cd аккумуляторов заключается в использовании в качестве материалов для электродов комбинированных сплавов никеля с редкоземельными металлами.

Батарея из 8 элементов

Разноименные полюса в таких источниках питания свернуты в рулон и разделены между собой специальным сепаратором, изготовленным из крепкого материала. В конструкции корпуса предусмотрено применение средств защиты в виде датчиков давления и предохранительного клапана.

Интересно знать! Никель металлгидридный аккумулятор отличается от своего предшественника пониженным содержанием токсичных веществ.

Положительными свойствами считают:

  • сохраняют рабочие характеристики при пониженных температурах;
  • обладают повышенной емкостью, в чем отличаются аккумуляторы от никель кадмиевых;
  • отсутствие токсичных веществ;
  • уменьшенный эффект памяти.

К отрицательным показателям относят:

  • повышенные свойства самостоятельного разряда;
  • увеличенная стоимость;
  • снижение емкости после 300 циклов заряда-разряда;
  • относительно короткий срок службы.

Li ion аккумуляторы, строение, плюсы и минусы

Литиевые аккумуляторы представляют собой элементы питания анод которых произведен из металла лития. В них повышены некоторые основные характеристики необходимые для современных электронных устройств. Главное отличие литий ионных аккумуляторов от никель кадмиевых считается повышенное рабочее напряжение и увеличенная энергетическая емкость.

Батарея для телефона

Ni mh и li ion в своей конструкции имеют специальные защитные приспособления такие, как датчики давления и предохранительные средства при увеличении внутренней температуры.

К плюсам производители относят:

  • практически полное отсутствие «эффекта памяти»;
  • повышенная внутренняя емкость элемента;
  • малая масса относительно аналогов;
  • минимальный самостоятельный разряд.

К минусам потребители причисляют:

  • повышенную цену, в результате применения редких металлов в конструкции;
  • нетерпимость к минусовым температурам;
  • имеют ограничения по сроку службы.

Никель кадмиевые и литий ионные аккумуляторы схожи между собой в возможности использования при необходимости быстрого заряда повышенными токами.

Характеристика «Эффект памяти»

Одной из важных характеристик при выяснении различия между элементами питания является «эффект памяти», суть данного явления заключается в сохранении батареей начального значения заряда, при котором начали его восполнение.

Ni cd или ni mh аккумуляторы имеют в своих свойствах такой эффект. Данная характеристика считается отрицательной, потому что при неполном разряде батареи она сохранит в дальнейшем это значение и не будет разряжаться полностью. Внутренняя емкость и срок службы при этом значительно понижаются.

У литиевых элементов питания такого эффекта не отмечается, в таком сравнении данная батарея лучше. Повышается удобство, нет необходимости ждать полного понижения заряда, восполнить его можно в любое удобное время без опасения нанесения вреда емкости и сроку службы.

Важно! Перед зарядом ni cd следует полностью разряжать, ni mh рекомендуется разряжать не полностью.

Различие батарей по основным техническим характеристикам

Аккумуляторные батареи, как и любой электрический элемент имеют основные технические показатели, согласно которым можно оценить достоинства того или иного вида. Рассмотрим некоторые характеристики

Напряжение работы и разряда

Значение рабочего напряжения для элементов питания является постоянным показателем и может лишь незначительно меняться в процессе снижения заряда в ходе работы. Nicd или nimh батареи имеют одинаковый номинальный вольтаж равный 1,2 В, а также показание при разряде 0,9 В. У литиевых такие показания значительно отличаются в результате применения активных элементов в своем составе. Рабочее напряжение составляет 3,6 В, при разряде 3 В.

Диапазон рабочих температур

Рабочая температура является важным показателем в ходе эксплуатации элементов питания. Не всегда есть возможность применения электрического оборудования в помещении и в летний период. Для никелевых батарей температурный диапазон довольно широкий, связано это с тем, что в качестве электролита применяется щелочной состав пониженным значением замерзания от -50°С. У литиевого аккумулятора этот показатель несколько выше от -20°С.

Значение высокого предела температур у всех видов практически одинаков и составляет +50°С, +60°С.

Средства защиты и контроля

Ni mh и li ion аккумуляторные батареи имеют в своей конструкции специальные защитные составляющие. В процессе производства устанавливаются датчики температуры и давления, а также предохранительные клапаны.

Внимание! В процессе заряда необходимо правильно устанавливать параметры, а также контролировать их.

Хранение

Условия хранения для различных элементов питания:

  • никель кадмиевые аккумуляторы могут храниться при полном разряде, и сразу восстанавливают свои характеристики при восполнении заряда;
  • никель металлгидридные батареи полностью не рекомендуют разряжать;
  • литиевые имеют ограниченный срок службы, в связи с этим производителями рекомендуется активное применение, если же требуется хранение элемент питания разряжают наполовину.

Различие в применении

При выборе того или иного аккумулятора для питания различной техники необходимо понимать, какие необходимые свойства будут важны в ходе эксплуатации. Для переносных гаджетов и небольшой радиоэлектроники пригодится подойдет литий ионные или никель металлгидридные батареи, данные потребители не требуют повышенных токов разряда. При питании электроинструмента требуется более высокие показания тока, а также возможность использования аппарата при пониженных температурах без опасения быстрого разряда в таком случае подходят никелевые.

Читайте также:  Аккумулятор для планшета Digma Plane 1505 3G PS1083MG

Аккумулятор для шуруповерта

Все рассмотренные элементы питания обладают рядом положительных и отрицательных характеристик. Правильное понимание основных необходимых свойств поможет снизить затраты, а также продлить работоспособность используемого аппарата или прибора.

Источник

Li-Ion или Ni-Cd Аккумуляторы

Li-Ion и Ni-Cd

Литий-ионные и никель-кадмиевые аккумуляторы – два популярных класса автономных источников питания. Каждый из них имеет определённые границы наилучшего применения, и неудачи пользователей часто связаны с незнанием особенностей работы таких батарей. При многих сходных характеристиках батареи Li-Ion и NiCd отличаются своим химическим составом, воздействием на окружающую среду, применением и стоимостью.

Что общего у Li-Ion и Ni-Cd аккумуляторов

Формы и некоторые параметры данных классов батареек определяются ГОСТ 26692-85. В частности. данный стандарт устанавливает для обоих видов:

  1. Габаритные размеры.
  2. Порядок приёмки и испытания.
  3. Условия безопасного применения.
  4. Комплектность поставки.
  5. Маркировку, упаковку и транспортировку потребителям.
  6. Перечень указаний по безопасной эксплуатации.
  7. Гарантии производителя.

Важно! Поскольку области применения батарей указанного типа постоянно расширяются, то в последнее время введён и применяется ГОСТ Р МЭК 61426-1-2014, в котором оговариваются общие требования к аккумуляторам, используемым в качестве возобновляемых энергоисточников (например, в фотоэнергетике).

Ni-Cd

Ni-Cd 1.2v

Общими являются также диапазоны ёмкостей батареек: и те, и другие могут производиться с показателями от 1,2 до 3,6 А·ч и более. Общим свойством можно назвать и эффективность циклов зарядки/разрядки, которая, в зависимости от конкретного производителя, находится в пределах 70…90%.

Различия между Li-Ion и Ni-Cd батареями

Сопоставим следующие характеристики: сущность электрохимических процессов, воздействие на окружающую среду, стоимость, особенности эксплуатации и производительность, а также практическое применение.

Никель-кадмиевая батарея использует кадмий в качестве анода (отрицательный вывод), оксигидроксид никеля в качестве катода (положительный вывод) и водный гидроксид калия в качестве электролита.

Литий-ионная АКБ использует графит в качестве анода, оксид лития для катода и литиевую соль в качестве электролита. Ионы лития движутся от отрицательного электрода к положительному во время разряда, и в обратном направлении — при зарядке.

Название Li-Ion источники питания Ni-Cd источники питания
Напряжение 3,6/3,7 V 1,2 V
Количество рабочих циклов До 1200 До 2000
Эффективность зарядки/разрядки 80…90 % 70…90 %
Температурная зависимость интенсивности процесса саморазрядки
(в месяц)
До 8% при 21°C
До 15% при 40°C
До 31% при 60°C
До 10%
Энергетическая плотность 250…620 Вт ч/л 50…150 Вт ч/л
Утилизация Мало опасные отходы Опасные отходы

Батареи Ni-Cd содержат от 6% (для промышленных источников) до 18% (для потребительских батарей) кадмия, который является токсичным тяжёлым металлом, и поэтому требует особой осторожности при удалении и утилизации использованной батарейки. Такие отходы считаются экологически опасными. В то же время все компоненты литий-ионных аккумуляторов являются безопасными для окружающей среды, поскольку литий не является токсичным металлом.

С точки зрения стоимости литий-ионная батарея стоит примерно на 40 % дороже никель-кадмиевой. Это объясняется существенными производственными затратами на обеспечение дополнительной схемы защиты, которая контролирует параметры напряжения, тока и мощности.

li-ion

Li-Ion 3.6v

Чем литий-ионный лучше никель-кадмиевого

Самый большой недостаток никель-кадмиевых батарей – их приверженность так называемому «эффекту памяти», когда они разряжаются и перезаряжаются до одного и того же состояния ёмкости несколько раз. Батарея «запоминает» точку в цикле зарядки, в которой началась перезарядка, и во время последующего использования напряжение в этой точке внезапно падает, как если бы батарея разрядилась.

Вместе с тем ёмкость аккумулятора фактически снижается лишь незначительно. Некоторые виды электронных устройств специально разработаны для того, чтобы выдерживать такие пониженные напряжения достаточно долго — чтобы напряжение возвращалось в нормальное состояние. Однако некоторые приборы и гаджеты в этот период отключаются, поэтому батарея кажется «мёртвой» раньше обычного.

Подобный эффект, называемый депрессией напряжения, является результатом многократной перезарядки. В этом случае батарея полностью заряжается, но быстро разряжается после короткого периода работы.

Другой проблемой является эффект «обратной зарядки», который возникает из-за ошибки пользователя, либо когда батарея из нескольких элементов полностью разряжена. Реверсивная зарядка приводит к сокращению срока службы АКБ. Побочным продуктом обратной зарядки является газообразный водород, который является опасным.

Интересный факт: обратная зарядка случается при нерегулярном применении никель-кадмиевых источников питания. Тогда в батареях образуются и распространяются дендриты — тонкие проводящие кристаллы, которые могут проникать через разделительную мембрану между электродами. Это приводит к внутреннему короткому замыканию и преждевременному отказу батареи.

ni-cd

Литиево-ионные аккумуляторы, напротив, не требуют высокого уровня обслуживания. Они могут быть перезаряжены до того, как полностью разрядятся (без формирования «эффекта памяти») и работают в более широком температурном диапазоне. По сравнению с Ni-Cd саморазряд в литий-ионном растворе составляет менее половины от общей ёмкости, что повышает срок службы такого аккумулятора. Поэтому литиево-ионную батарею можно хранить в течение нескольких месяцев без потери заряда.

Чем Никель Кадмиевый АКБ лучше Литий Ионного

Батареи NiCd могут быть собраны в батарейные блоки или использоваться отдельно. Такие батарейки являются маленькими и миниатюрными, поэтому их возможно применять в быту, например, в фонариках, портативной электронике, фото- и видеокамерах, а также в игрушках. При малых размерах никель-кадмиевые батарейки лучше обеспечивают высокие импульсные токи с относительно низким внутренним сопротивлением, что делает их предпочтительным выбором для дистанционно управляемых электрически управляемых моделей самолетов, лодок, автомобилей, для беспроводных электроинструментов, а также для питания фотовспышек, когда длительность срока службы и значение ёмкости в mah особой роли не играют.

Большие Ni-Cd АКБ используются для воздушных стартеров, электромобилей и в качестве источников резервной мощности.

Важно! Заметным недостатком литий-ионной батареи считается её хрупкость. Поэтому для обеспечения безопасной работы такой аккумулятор нуждается в специальной цепи защиты.

Схема защиты рассчитана на ограничение значений пикового напряжение в период зарядки аккумулятора или батарейки. Она исключает возможность пониженного напряжения, которое может наблюдаться при разрядке источника питания. Для предотвращения экстремальных температур и повышения безопасности применения температура внутри корпуса также контролируется. Всё это увеличивает стоимость и повышает габариты литий-ионной АКБ.

Литий-ионный АКБ

Литий ионный аккумулятор

Учитывая такие качества, как высокая плотность энергии, отсутствие эффекта памяти и медленная потеря заряда, литий-ионные батареи находят преимущественное применение для военных целей, в аэрокосмической технике, а также как источники питания современных электромобилей (там, где значение имеют малый вес и размеры).

Что лучше: Li-Ion или Ni-Cd

Однозначно на это вопрос ответить невозможно, да и не нужно. Каждый тип аккумуляторов имеет свои рациональные области применения. Ni-Cd батарея дешевле и характеризуется значительным числом циклов зарядки/разрядки (которые, однако, не должны производиться часто!). Li-Ion батарея отличается компактностью размеров, увеличенным временем автономной работы, отсутствием «эффекта памяти», может работать в более широком температурном диапазоне.

Остались вопросы? Задайте их в комментариях!

Источник