Ličio jonai ir NiCad

Ličio jonai (arba Li-jonas) baterijos yra mažesnio dydžio, reikalauja mažai priežiūros ir yra ekologiškesnės nei Nikelio-kadmio (taip pat vadinama „NiCad“, NiCd arba Ni-Cd) baterijos. Nors ličio jonų ir NiCd baterijos turi panašumų, skiriasi jų cheminė sudėtis, poveikis aplinkai, pritaikymas ir išlaidos.

Palyginimo diagrama

Ličio jonų ir NiCad palyginimo lentelė

	Li-jonas	„NiCad“
Specifinė galia	~ 250- ~ 340 W / kg	1800mha
Atminties efektas	Nepakenčia atminties efekto	Kenčia nuo atminties efekto

Turinys: Ličio jonai ir NiCad

• 1 Elektrochemija
• 2 Poveikis aplinkai
• 3 išlaidos
• 4 Valdymas ir atlikimas
• 5 dydžiai ir tipai
• 6 programos
• 7 literatūros sąrašas

Elektrochemija

Nikelio-kadmio akumuliatoriuje anodai naudojamas kadmis (neigiamasis galas), nikelio oksihidroksidas - katode (teigiamasis galas), o vandeninis kalio hidroksidas yra elektrolitas..

Ličio jonų akumuliatorius naudoja grafitą kaip anodą, ličio oksidą katodui ir ličio druską kaip elektrolitą. Ličio jonai juda iš neigiamo elektrodo į teigiamą elektrodą iškrovos metu ir atgal, kai kraunasi. Ličio jonų elektrocheminiuose elementuose, priešingai nei vienkartinės pirminės ličio baterijos, elektrodo vietoje metalinio ličio naudojamas interkaluotas ličio junginys..

Poveikis aplinkai

„NiCad“ akumuliatoriuose yra nuo 6% (pramoninių akumuliatorių) iki 18% (vartotojui skirtų akumuliatorių) kadmio, kuris yra toksiškas sunkusis metalas, todėl jį šalinant reikia būti ypač atsargiems. Federalinė vyriausybė jas klasifikuoja kaip pavojingas atliekas. JAV dalis akumuliatoriaus kainos yra mokestis už tinkamą jų utilizavimą pasibaigus jo eksploatavimo laikotarpiui.

Ličio jonų akumuliatorių komponentai yra saugūs aplinkai, nes ličio atliekos nėra pavojingos.

Kaina

Ličio jonų akumuliatoriaus gamyba kainuoja apie 40 procentų daugiau, nes naudojama papildoma apsaugos grandinė, skirta stebėti įtampą ir srovę.

Operacija ir našumas

Didžiausias nikelio ir kadmio akumuliatorių trūkumas yra tas, kad jie „atminties efektą“ patiria, jei jie kelis kartus yra iškraunami ir įkraunami į tą pačią įkrovos būseną. Akumuliatorius „prisimena“ įkrovimo ciklo tašką, kuriame prasidėjo įkrovimas, o vėlesnio naudojimo metu ta įtampa staiga krinta, tarsi akumuliatorius būtų išsikrovęs. Tačiau akumuliatoriaus talpa iš esmės nesumažėja. Kai kurie elektronikos elementai yra sukurti taip, kad atlaikytų šią sumažintą įtampą pakankamai ilgai, kad įtampa grįžtų į normalią. Tačiau kai kurie įrenginiai negali veikti per šį sumažėjusios įtampos periodą, o baterija atrodo „negyva“ anksčiau nei įprasta.

Panašus poveikis, vadinamas įtampos sumažėjimu arba tingus akumuliatoriaus efektas, atsiranda dėl pakartotinio perkrovimo. Tokiu atveju atrodo, kad akumuliatorius yra visiškai įkrautas, tačiau tik trumpą veikimo laiką jis greitai išsikrauna. Jei nikelio-kadmio baterija bus tinkamai apdorota, ji gali tarnauti 1000 ar daugiau ciklų, kol jos talpa sumažės žemiau pusės pradinės talpos.

Kita problema yra atvirkštinis įkrovimas, atsirandantis dėl vartotojo klaidos arba kai kelių elementų baterija yra visiškai išsikrovusi. Atbulinis įkrovimas gali sutrumpinti akumuliatoriaus veikimo laiką. Šalutinis atvirkštinio įkrovimo produktas yra vandenilio dujos, kurios gali būti pavojingos.

Reguliariai nenaudojant, dendritai gali išsivystyti NiCad baterijose. Dendritai yra ploni, laidūs kristalai, kurie gali prasiskverbti į separatoriaus membraną tarp elektrodų. Tai veda prie vidinių trumpųjų jungimų ir priešlaikinio gedimo.

Ličio jonų baterijos reikalauja mažai priežiūros. Juos galima įkrauti prieš visiškai išsikrovus, nesukuriant „atminties efekto“ ir veikiantys platesniame temperatūrų diapazone. Palyginus su Ni-Cd, ličio jonų savaiminis išsikrovimas yra mažesnis nei pusė, todėl jis puikiai tinka šiuolaikinėms degalų matuoklių reikmėms. Vienintelis trūkumas yra ličio jonų akumuliatorius, kuris yra trapus ir reikalauja saugaus veikimo apsaugos grandinės. Apsauginė grandinė yra įmontuota kiekvienoje pakuotėje, o tai riboja didžiausią kiekvienos kameros įtampą įkrovimo metu ir neleidžia ląstelės įtampai nukristi per žemai, kai ji išsikrauna. Siekiant išvengti kraštutinių temperatūrų, taip pat stebima ląstelių temperatūra.

Dydžiai ir tipai

Ni-Cd elementus galima įsigyti nuo AAA iki D, tokių pat dydžių kaip šarminės baterijos, taip pat keletas kelių elementų. Be atskirų elementų, jie tiekiami pakuotėse iki 300 elementų, dažniausiai naudojami automobilių pramonėje ir sunkiųjų pramonės reikmėms. Nešiojamosiose programose ląstelių skaičius yra mažesnis nei 18 langelių. Yra 2 tipų NiCd akumuliatoriai: hermetiški ir vėdinami.

Ličio jonų baterijos yra mažesnės, lengvesnės ir suteikia daugiau energijos nei nikelio ir kadmio baterijos. Jie taip pat yra įvairių formų ir dydžių, keturių tipų:

• Mažas cilindrinis (tvirtas korpusas be gnybtų, pavyzdžiui, nešiojamųjų kompiuterių baterijose)
• Didelis cilindrinis (tvirtas korpusas su dideliais srieginiais gnybtais)
• Krepšys (minkštas, plokščias korpusas, toks, koks naudojamas mobiliuosiuose telefonuose)
• Prizminis (pusiau kietas plastikinis dėklas su dideliais srieginiais gnybtais, dažnai naudojamas transporto priemonių traukos pakuotėse)

Krepšelio ląstelės turi didžiausią energijos tankį, nes nėra dėklo. Tačiau tam, kad jo išsiplėtimo lygis (SOC) būtų aukštas, reikalinga tam tikra išorinė izoliavimo forma.

Programos

„NiCad“ akumuliatoriai gali būti sudedami į akumuliatorių paketus arba naudojami atskirai. Mažos ir miniatiūrinės ląstelės gali būti naudojamos žibintuvėliuose, nešiojamoje elektronikoje, fotoaparatuose ir žaisluose. Jie gali tiekti dideles viršįtampių sroves, kurių vidinė varža yra palyginti maža, todėl tai yra palankus pasirinkimas nuotoliniu būdu valdomiems elektriniams lėktuvų modeliams, valtims, automobiliams, belaidžiams elektriniams įrankiams ir fotoaparatų blykstėms. Didesnės užtvindytos ląstelės naudojamos orlaivių paleidimo akumuliatoriams, elektrinėms transporto priemonėms ir budėjimo būsenoje.

Ličio jonų akumuliatoriai yra populiariausias buitinės elektronikos pasirinkimas, pasižymintys tokiomis savybėmis kaip didelis energijos tankis, be atminties efekto ir lėtas nuostolis, kai nenaudojami. Jie taip pat populiarėja karinėms, elektrinėms transporto priemonėms ir kosmoso programoms.

Nuorodos

• 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