Никель-кадмиевые и литиевые батареи - состав, химия ...

Никель-кадмиевые и литиевые батареи являются двумя основными игроками в аккумуляторной химии. Сегодня они повлияли на производительность и поставку возобновляемой энергии.

Однако, когда дело доходит до совершения покупки, вы не можете не задаться вопросом, какая из них лучше? Поскольку обе они являются отличными технологиями, предпочтения существуют, и это самое главное. В этом руководстве мы собираемся обсудить и сравнить эти типы батарей. Но перед этим обо всем по порядку:

Что такое никель-кадмиевые батареи?

Если у вас есть компьютер, дрель, видеокамера или любое другое небольшое электронное устройство, которое использует батареи, откройте аккумуляторный отсек и посмотрите, какой тип батареи он использует. Вы, вероятно, найдете внутри никель-кадмиевый аккумулятор. Они используются в устройствах, для работы которых требуется даже мощность.

Никель-кадмий сокращенно обозначается как NiCd или NiCad и используется электрод из гидроксида оксида и металлического кадмия. У них также есть щелочной электролит из гидроксида калия.

Никель-кадмиевая батарея была изобретена в 1899 году Вальдемаром Юнгером. Он был запатентован в том же году, и с тех пор аккумуляторы меняют мир возобновляемой энергии. Самое приятное то, что они перезаряжаемые.

Что такое литиевые батареи?

Литиевые батареи считаются будущим аккумуляторной индустрии. Они отличаются от других химикатов, потому что обладают самой высокой плотностью энергии и предлагают низкую стоимость цикла.

Литиевые батареи - это общий термин, используемый для обозначения нескольких других химических элементов. Существует около шести основных типов литиевых батарей, каждая из которых имеет свои уникальные преимущества и недостатки.

Наиболее распространенным типом является литий-ионный фосфат, используемый в возобновляемых источниках энергии. Благодаря их безопасности, высокой термостойкости, высоким номинальным токам, долгому сроку службы и устойчивости к неправильному обращению, батареи были отмечены лучшими.

Даже в этом случае литиевые батареи более выгодны, чем другие аккумуляторные технологии.

Таким образом, это семейство аккумуляторных батарей. В них используются ионы лития, которые перемещаются от отрицательного электрода к положительному во время разряда. При зарядке происходит обратное. Одно из главных преимуществ - их долговечность. Они дороже, но определенно вернут вам стоимость ваших денег.

Состав литиевой батареи и никель-кадмиевого

Литиевые батареи

Литиевая технология претерпела значительные изменения за последние 20 лет. В основном это связано с растущим спросом на более высокую плотность энергии, энергию на единицу объема, увеличение срока службы, а также на надежность. Таким образом, в большинстве устройств с батарейным питанием по всему миру теперь есть литиевые батареи.

· Литий-металлические батареи. Это первичные элементы, и в большинстве случаев они не подлежат перезарядке. Они состоят из металлического лития. Они обладают высокой плотностью заряда и обеспечивают лучшую производительность по сравнению с другими неперезаряжаемыми батареями. Самый распространенный

Наиболее часто используемые литиевые батареи имеют анод из металлического лития и катод из диоксида марганца. Они также содержат соль лития в органическом растворителе.

· Литий-ионные аккумуляторы. Они известны как вторичные батареи и являются перезаряжаемыми. Они содержат ионы лития, которые перемещаются от отрицательного электрода к положительному и наоборот во время разряда и зарядки соответственно. Анод обычно изготавливается из углерода, а катод - из оксида металла (это может быть никель, марганец или кобальт.

Электролит обычно состоит из смеси органических растворителей (таких как этиленкарбонат, диметилкарбонат или диэтилкарбонат).

· Литий-полимерные батареи. Это самое последнее достижение в области литиевых батарей. Сокращенно LiPo, LiP или LiPol; они состоят из электролита, который пластифицирован или загущен полимерной добавкой. Это единственное отличие литий-ионных аккумуляторов. Но у них такая же сборка.

Никель-кадмиевые батареи

В кадмиевых батареях четыре основных элемента:

· Анод. Он состоит из сетки с кадмиевым покрытием.

· Катод. Это сетка с никелевым покрытием.

· Разделитель. Это та часть, которая гарантирует отсутствие контакта между катодом и анодом.

· Электролит. Они переносят ионы от анода к катоду во время разряда и от катода к аноду во время заряда. Это может быть гидроксид калия или гидроксид натрия.

Положительный активный материал состоит из гидроксида никеля, когда батарея разряжена. Негативом в этом состоянии является гидроксид кадмия. Во время зарядки они превращаются в оксид никеля ОН и кадмий, одновременно производя немного воды.

Литиевые батареи служат дольше, чем никель-кадмиевые?

Самый простой ответ - да. Одним из основных преимуществ литиевых батарей, особенно LiPo, по сравнению с кадмиевыми батареями, является то, что они служат намного дольше. Для этого были внесены серьезные улучшения.

Помимо этого, например, литий-ионные батареи не требуют особого обслуживания. Их можно заряжать, не создавая эффекта памяти.

Это подводит нас к самому большому недостатку никель-кадмиевых аккумуляторов. Они страдают так называемым «эффектом памяти». Если они перезаряжаются и разряжаются до одного и того же состояния несколько раз, батареи запоминают эту точку как цикл зарядки. Предполагается, что на этом зарядка начинается и заканчивается, что может вызвать внезапное падение напряжения, как если бы оно было разряжено.

Аналогичный эффект происходит при понижении напряжения (эффект ленивой батареи) в результате перезарядки. Проще говоря, никель-кадмиевые батареи сложно обслуживать и они не обладают такой большой емкостью, а жизненный цикл - литий-ионные батареи.

Химический анализ никель-кадмиевых и литиевых аккумуляторов

Система никель-кадмиевых аккумуляторов содержит такой же катод, как и никель-ионный. Однако анод сделан из кадмия. Они имеют максимальное напряжение ячейки 1,3 В во время зарядки и в среднем 1,2 В. Следующие уравнения суммируют зарядку и разрядку.

Во время зарядки

На катоде:

2NiOOH + 2H2O + 2e− ⇒ 2NiOH2 + 2OH − E ° = 0,49 В

На аноде:

Cd + 2OH− ⇒ 2CdOH2 + 2e − E ° = .− 0,81 В

Общая реакция:

2NiOOH + Cd + 2H2O ⇔ 2NiOH2 + CdOH2E ° = 1,3 В

Литиевые батареи

Во время разряда электроны и ионы Li + связываются с анодом. Это приводит к разрыву связей углерод-литий. Эти положительные ионы проходят через электролит и сепаратор, связываясь с отрицательно заряженными ионами оксида кобальта. В результате получается оксид лития-кобальта. Ваша батарея умирает, когда все разрушенные электроны и литий попадают на катод.

Последняя мысль

Оба эти химического состава батарей великолепны. Однако при выборе важно учитывать свои потребности. Подумайте о своей безопасности, а также о производительности ваших устройств.