Li-ion vs. NiCad

Litowo-jonowa (lub Litowo-jonowy) akumulatory są mniejsze, wymagają niewielkiej konserwacji i są bezpieczniejsze dla środowiska niż Nikiel-kadm (nazywany również NiCad, NiCd lub Ni-Cd) baterie. Choć mają podobieństwa, akumulatory litowo-jonowe i NiCd różnią się składem chemicznym, wpływem na środowisko, zastosowaniami i kosztami.

Wykres porównania

Tabela porównawcza Li-ion kontra NiCad

	Litowo-jonowy	NiCad
Moc właściwa	~ 250- ~ 340 W / kg	1800mha
Efekt pamięci	Nie cierpisz na efekt pamięci	Cierpią na efekt pamięci

Zawartość: Li-ion vs NiCad

• 1 elektrochemia
• 2 Wpływ na środowisko
• 3 Koszt
• 4 Działanie i wydajność
• 5 rozmiarów i typów
• 6 aplikacji
• 7 referencji

Elektrochemia

Akumulator niklowo-kadmowy wykorzystuje kadm jako anodę (zacisk ujemny), tlenowo-wodorotlenek niklu dla katody (zacisk dodatni) i wodny wodorotlenek potasu jako elektrolit.

Akumulator litowo-jonowy wykorzystuje grafit jako anodę, tlenek litu dla katody i sól litową jako elektrolit. Jony litu przemieszczają się z elektrody ujemnej do elektrody dodatniej podczas rozładowania i z powrotem podczas ładowania. Ogniwa elektrochemiczne litowo-jonowe wykorzystują interkalowany związek litowy jako materiał elektrody zamiast metalicznego litu, w przeciwieństwie do jednorazowych litowych baterii pierwotnych.

Wpływ środowiska

Akumulatory NiCad zawierają od 6% (akumulatory przemysłowe) do 18% (akumulatory konsumenckie) kadm, który jest toksycznym metalem ciężkim i dlatego wymaga szczególnej ostrożności podczas usuwania akumulatorów. Rząd federalny klasyfikuje je jako odpady niebezpieczne. W Stanach Zjednoczonych część ceny baterii stanowi opłatę za jej prawidłowe usunięcie na koniec okresu użytkowania.

Komponenty akumulatorów litowo-jonowych są bezpieczne dla środowiska, ponieważ lit nie jest niebezpiecznym odpadem.

Koszt

Akumulator litowo-jonowy kosztuje około 40 procent więcej dzięki dodatkowemu obwodowi ochronnemu do monitorowania napięcia i prądu.

Działanie i wydajność

Największą wadą akumulatorów niklowo-kadmowych jest to, że cierpią one na „efekt pamięci”, jeżeli zostaną rozładowane i kilkakrotnie naładowane do tego samego stanu naładowania. Akumulator „zapamiętuje” punkt swojego cyklu ładowania, w którym rozpoczęło się ładowanie, a podczas kolejnego użytkowania napięcie nagle spada w tym punkcie, tak jakby akumulator został rozładowany. Jednak pojemność baterii nie zmniejsza się znacznie. Niektóre układy elektroniczne są specjalnie zaprojektowane, aby wytrzymać to obniżone napięcie wystarczająco długo, aby napięcie wróciło do normy. Jednak niektóre urządzenia nie są w stanie pracować przez ten okres obniżonego napięcia, a bateria wydaje się „rozładowana” wcześniej niż zwykle.

Podobny efekt zwany obniżeniem napięcia lub leniwym efektem baterii wynika z powtarzającego się przeładowania. W tym przypadku akumulator wydaje się być w pełni naładowany, ale szybko się rozładowuje po krótkim okresie działania. Jeśli zostanie odpowiednio potraktowany, akumulator niklowo-kadmowy może wytrzymać 1000 cykli lub dłużej, zanim jego pojemność spadnie poniżej połowy pierwotnej pojemności.

Kolejnym problemem jest odwrotne ładowanie, które występuje z powodu błędu użytkownika lub gdy bateria kilku ogniw jest całkowicie rozładowana. Odwrotne ładowanie może skrócić żywotność baterii. Produktem ubocznym ładowania wstecznego jest wodór, który może być niebezpieczny.

Gdy nie są używane regularnie, dendryty mają tendencję do powstawania w akumulatorach NiCad. Dendryty to cienkie, przewodzące kryształy, które mogą przenikać przez membranę separatora między elektrodami. Prowadzi to do wewnętrznych zwarć i przedwczesnej awarii.

Akumulatory litowo-jonowe wymagają niewielkiej konserwacji. Można je ładować, zanim zostaną całkowicie rozładowane bez tworzenia „efektu pamięci” i działają w szerszym zakresie temperatur. W porównaniu z Ni-Cd, samorozładowanie w litowo-jonowym jest mniejsze niż połowa, dzięki czemu dobrze nadaje się do nowoczesnych zastosowań do pomiaru paliwa. Jedyną wadą jest to, że bateria litowo-jonowa jest delikatna i wymaga obwodu ochronnego, aby zapewnić bezpieczną pracę. Obwód ochronny jest wbudowany w każdą paczkę, która ogranicza napięcie szczytowe każdego ogniwa podczas ładowania i zapobiega zbyt niskiemu spadkowi napięcia ogniwa podczas rozładowania. Aby zapobiec ekstremalnym temperaturom, monitorowana jest również temperatura komórki.

Rozmiary i typy

Ogniwa Ni-Cd są dostępne od AAA do D, w tych samych rozmiarach co baterie alkaliczne, a także w kilku rozmiarach wielu ogniw. Oprócz pojedynczych ogniw są one dostępne w opakowaniach po 300 ogniw, powszechnie stosowanych w przemyśle motoryzacyjnym i ciężkim przemyśle. W przypadku aplikacji przenośnych liczba komórek wynosi poniżej 18 komórek. Istnieją 2 rodzaje akumulatorów NiCd: szczelne i odpowietrzone.

Akumulatory litowo-jonowe są mniejsze, lżejsze i zapewniają więcej energii niż akumulatory niklowo-kadmowe. Są one również dostępne w szerokiej gamie kształtów i rozmiarów w 4 rodzajach formatów:

• Mały cylindryczny (pełny korpus bez zacisków, taki jak te stosowane w bateriach laptopów)
• Duży cylindryczny (pełny korpus z dużymi zaciskami gwintowanymi)
• Etui (miękkie, płaskie ciało, takie jak używane w telefonach komórkowych)
• Pryzmatyczna (półtwarda plastikowa obudowa z dużymi gwintowanymi zaciskami, często stosowana w zestawach trakcyjnych pojazdów)

Ogniwa kieszonkowe mają najwyższą gęstość energii ze względu na brak obudowy. Wymaga jednak jakiejś zewnętrznej formy zabezpieczenia przed ekspansją, gdy jej poziom naładowania (SOC) jest wysoki.

Aplikacje

Akumulatory NiCad można montować w zestawy akumulatorów lub stosować osobno. Małe i miniaturowe komórki mogą być używane w latarkach, przenośnej elektronice, aparatach i zabawkach. Mogą dostarczać wysokie prądy udarowe o stosunkowo niskiej rezystancji wewnętrznej, co czyni je korzystnym wyborem dla zdalnie sterowanych modeli samolotów elektrycznych, łodzi, samochodów, elektronarzędzi bezprzewodowych i lamp błyskowych do aparatów fotograficznych. Większe zalane ogniwa są wykorzystywane do rozruchu akumulatorów samolotów, pojazdów elektrycznych i zasilania rezerwowego.

Dzięki takim cechom, jak wysoka gęstość energii, brak efektu pamięci i powolna utrata ładunku, gdy nie są używane, akumulatory litowo-jonowe są najpopularniejszym wyborem dla elektroniki użytkowej. Rosną również popularność w zastosowaniach wojskowych, elektrycznych i lotniczych.

Bibliografia

• 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