Никель-железная батарея против литий-ионной энергии, защита ...

Никель-железные (NiFe) и литий-ионные (Li-Ion) аккумуляторы являются двумя наиболее распространенными технологиями перезаряжаемых аккумуляторов в мире. Они встречаются в большинстве бытовых электронных устройств, таких как мобильные телефоны и ноутбуки. Однако у них есть некоторые характеристики, которые отделяют их друг от друга.

Понимание химии

Никель-железный аккумулятор

NiFe имеет оксид-гидроксид никеля III в положительных пластинах. С другой стороны, отрицательные пластины содержат ион. Электролит состоит из гидроксида калия. Аккумуляторы состоят из активных материалов, которые скреплены стальными никелированными трубками. Иногда перфорированные карманы также используются для удержания материалов вместе.

Одно из главных преимуществ никель-железных батарей - устойчивость к неправильному обращению. Они очень прочные, выдерживают перезарядку и чрезмерную разрядку лучше, чем батареи других технологий. При правильном обращении батареи могут прослужить до 20 лет.

У них низкая растворимость реагентов внутри электролита. Это дает им возможность пережить частые поездки на велосипеде.

Их клетки заряжаются и разряжаются очень медленно. На это влияет медленное образование ионных кристаллов, что, тем не менее, сохраняет электролиты. Но это ограничивает производительность на высоких скоростях.

Однако они имеют очень низкую удельную энергию, плохое удержание заряда и дороги в производстве. Вот почему другие аккумуляторные батареи, такие как Li-Ion, обогнали их.

Литий-ионный аккумулятор

Литий-ионные батареи или просто LIB - это группа аккумуляторных батарей, распространенных в потребительских устройствах. Их дополняет высокая плотность энергии. Они содержат ионы лития, которые перемещаются от анода к катоду во время разряда и от катода к аноду во время зарядки.

Самым большим преимуществом LIB является высокая емкость хранения. Они могут выдерживать до 159 ватт-часов на кг. Кроме того, они держат заряд лучше, чем NiFes.

Вам не нужно полностью разряжать LIB. Это потому, что у них нет зарядной памяти, что влияет на химический состав многих батарей. Вот почему они могут выдерживать большее количество циклов зарядки / перезарядки.

Хотя у них есть и недостатки. Например, они начинают деградировать, как только покидают завод. Даже на полке все равно теряют заряд. Они могут прослужить не более двух или трех лет с даты изготовления, по сравнению с NiFe, который может длиться до 20 лет. Кроме того, они довольно чувствительны к высоким температурам и могут выйти из строя при полной разрядке.

Аккумуляторная никель-железная батарея по сравнению с литий-ионной

И никель-железные, и литий-ионные батареи являются аккумуляторными батареями. Однако у них разные емкости и возможности хранения.

Никель-железные батареи

Эта батарея была представлена на рынке в 1900 году Томасом Эдисоном. Было сделано несколько разработок, направленных на повышение энергии и повышение производительности. Они имеют напряжение холостого хода 1,4 В. Напряжение разряда около 1,2 В.

У них плотность энергии от 20 до 45 ватт-час на кг. Это подтверждается плотностью от 65 до 90 ватт на кг и сроком службы от 2000 до 5000. Они обладают долгим сроком службы и поэтому иногда используются для тяговых целей.

Несмотря на это, с тех пор они уступили свой рынок. Основная причина этого - стоимость их изготовления. У них низкая удельная энергия и очень плохое удержание заряда.

Основные показатели:

Энергия на вес

30-50 Ватт-час / кг

Энергия на размер

30 ватт-час / л

Мощность / вес

100 Вт / кг

Эффективность заряда 65%

Эффективность разряда

Энергия / потребительские цены 85%

1,5–6,6 Втч / долл. США

Батареи имеют скорость саморазряда от 10 до 15% в месяц. Кроме того, их продолжительность жизни может доходить до 100 лет. Повторный глубокий разряд никак не сокращает жизнь.

Номинальное напряжение ячейки 1,2 В. Как было сказано выше, глубокая разрядка не разрушает батареи.

Батареи NiFe используются во многих системах хранения из-за их способности выдерживать неправильное обращение. А поскольку они могут длиться годами, они возвращают стоимость ваших инвестиций.

Литий-ионные аккумуляторы

Современные системы накопления энергии все больше и больше полагаются на LIB. Одна из основных причин этого - их высокая емкость. Они могут хранить больше энергии, чем никель-железные батареи.

Впервые о батареях заговорили в 1970-х годах. Но только в 1991 году они были выпущены в продажу. С тех пор они стали фаворитами многих пользователей электронных устройств.

Они наиболее предпочтительны для аккумуляторных систем хранения энергии. Поскольку эти системы должны быстро реагировать на запросы разрядки, литий-ионные батареи упрощают это.

Технические характеристики

Удельная энергия 100-265 Вт-час / кг

Плотность энергии 250-693 ватт-час / л

Удельная мощность / вес

250 - 340 Вт / кг

Эффективность зарядки 80%

Эффективность разряда

Энергия / потребительские цены 90%

3,6 Вт-час / долл. США

LIB имеют низкий уровень выписки от 0,35% до 2,5% в месяц. Это зависит от состояния заряда. Кроме того, они дают продолжительность цикла от 400 до 1200 циклов.

Защита никель-железных и литий-ионных аккумуляторов

При использовании литий-ионных аккумуляторов возникло несколько проблем с безопасностью. Несмотря на то, что они мощные, одна из их проблем заключается в том, что они могут легко взорваться и вызвать пожар. Из-за нестабильности литиевых металлов в современных батареях используются ионы лития.

Ионы лития безопаснее, если вы правильно следуете инструкциям пользователя. Некоторые вещи влияют на них. Например, они довольно реактивны к высоким температурам. Кроме того, на их емкость влияет глубокая разрядка и перезарядка. Поэтому убедитесь, что вы держите их подальше от таких вещей и физических повреждений.

NiFes намного проще в обращении. Они могут противостоять жестокому обращению. К тому же на них не сильно влияет глубокая разрядка. Однако вы все равно должны поддерживать их в хорошем состоянии, чтобы они служили вам долгое время.

Применение никель-железных аккумуляторов и литий-ионных аккумуляторов

И литий-ионные, и никель-железные батареи используются в:

· Портативные устройства. К ним относятся телефоны, ноутбуки, планшеты, цифровые фотоаппараты, фонарики и многие другие.

· Электроинструменты. Такие инструменты, как аккумуляторные дрели, шлифовальные машины и пилы, среди прочего, также зависят от этих батарей.

· Электромобиль. Сегодня на рынке появляется все больше электромобилей. Электромобили, гибридные автомобили, электровелосипеды, скутеры, инвалидные коляски и многие другие подобные устройства оснащены этими батареями.

Никель-ионные аккумуляторы сегодня не очень популярны по сравнению с LIB. Однако есть поезда, например, в США, которые до сих пор их используют. С другой стороны, популярность LIB продолжает расти. Они используются практически в каждом электронном устройстве.

Последняя мысль

Растущий спрос на аккумуляторные батареи привел к производству и внедрению литий-ионных аккумуляторов по всему миру. Различные производители предлагают продукты с лучшими характеристиками. Батареи NiFe дороги в производстве и не такие мощные, поэтому они не очень популярны. Но поскольку они служат намного дольше, они используются во многих высокопроизводительных устройствах. Суть в том, что обе батареи отличные, в зависимости от приложения.