Сравнение никель-металлгидридных и литий-ионных аккумуляторов

Одинаковы ли никель-металлгидридные и литий-ионные батареи?

NiMH аккумуляторы

Никель-металл-гибридный аккумулятор (NiMh) - это разновидность аккумуляторных батарей. Он имеет химическую реакцию на положительном электроде, аналогичную химической реакции, происходящей в никель-кадмиевом элементе. Разница возникает в отрицательном электроде, поскольку в NiMh батарее используется сплав, поглощающий водород, а не кадмий. Никель-металл-гибридная батарея имеет емкость в два-три раза больше, чем эквивалентная никель-кадмиевая батарея того же размера. Его плотность энергии близка к плотности энергии литий-ионного аккумулятора.

NiMH аккумуляторы широко используются в гибридных автомобилях. По оценкам исследования, проведенного в 2008 году, более двух миллионов гибридных автомобилей во всем мире были произведены с использованием никель-металлгидридных аккумуляторов.

В некоторых регионах мира, например в Европейском союзе, никель-металл-гидридные батареи заменили никель-кадмиевые батареи в своих приложениях.

В Японии около 22% всех портативных аккумуляторных батарей, проданных в 2010 году, составляли NiMh батареи. Однако этот процент снижается из-за быстрого технического прогресса в области литий-ионных аккумуляторов.

Литий-ионные аккумуляторы

Литий-ионные батареи используются почти во всех электронных устройствах и электронных транспортных средствах. Литий-ионные батареи, несмотря на то, что они дороже обычных щелочных батарей, имеют гораздо более длительный срок службы.

Литий-ионные батареи состоят из так называемых ячеек. Каждая их ячейка состоит из трех компонентов; положительный электрод, отрицательный электрод и химический компонент, называемый электролитом, между положительным и отрицательным электродами.

Положительный электрод в ячейке изготовлен из оксида лития-кобальта. Отрицательный электрод выполнен из графита. Электролиты - это оксиды и сульфиды. Электролит должен иметь длительный срок хранения и обеспечивать высокую подвижность для ионов лития. Электролит может быть жидким, полимерным и твердотельным.

Литий-ионные аккумуляторы имеют такой же рабочий механизм. Когда батарея заряжается, оксид лития-кобальта, «положительный электрод», отдает часть своих ионов лития, эти ионы перемещаются по электролиту к отрицательному электроду «графит» и там оседают. Батарея во время этого процесса накапливает энергию. После процесса зарядки и во время разрядки; Ионы лития снова движутся через электролит от отрицательного электрода к положительному, что, в свою очередь, производит энергию, питающую устройство, к которому прикреплен аккумулятор.

Можно ли использовать NiMh зарядное устройство для литий-ионных аккумуляторов?

Хотя литий-ионные батареи и никель-металлгидридные батареи представляют собой две перезаряжаемые батареи, которые используются в аналогичных приложениях, они имеют совершенно разные химические свойства, чем друг друга. Литий-ионные аккумуляторы обеспечивают большую мощность, чем NiMh аккумуляторы, почти в три раза больше. Литий-ионные аккумуляторы также могут работать при более высоком напряжении, чем эти NiMh аккумуляторы. Однако никель-металлгидридные батареи безопаснее литий-ионных в случае перезарядки из-за отсутствия реактивного литиевого элемента.

И для литий-ионных, и для никель-металлгидридных батарей требуются сложные зарядные устройства. Однако у них обоих разная философия зарядки. Литий-ионные батареи имеют внутреннюю цепь, которая контролирует скорость зарядки и отключает питание при обнаружении проблемы. Существуют две идентичные литий-ионные батареи, поэтому литий-ионные зарядные устройства предлагают различные переменные напряжения, которые могут накапливать изменение в каждой батарее.

В никель-металлгидридных зарядных устройствах отсутствуют функции безопасности, необходимые для литий-ионных аккумуляторов. Вот почему зарядные устройства для NiMh аккумуляторов отличаются от зарядных устройств для литий-ионных аккумуляторов.

Зарядка литий-ионных аккумуляторов с помощью зарядных устройств NiMh чрезвычайно опасна.

Характеристики NiMh и Li-ion аккумуляторов

NiMH аккумуляторы

Батареи NiMH имеют меньшую емкость, чем у литий-ионных батарей. У них нет никакого эффекта памяти. Они имеют рабочую температуру от -5 до 95 градусов по Фаренгейту. У них есть жизненные циклы примерно от 500 до 800 циклов. Батареи NiMH более безопасны, чем литий-ионные, особенно в случае перегрева и перезарядки.

Никель-металлогидридные батареи лучше для окружающей среды, чем никель-кадмиевые батареи.

Литий-ионные аккумуляторы

В отличие от обычных батарей, литий-ионные батареи имеют встроенные электронные контроллеры. Эти контроллеры регулируют заряд и разряд аккумуляторов. Эти контроллеры предотвращают перезарядку и перегрев, который в некоторых случаях может привести к взрыву литий-ионных батарей.

В процессе зарядки и разрядки литий-ионных аккумуляторов электроны движутся в направлении, противоположном движению ионов по внешнему контуру. Важно отметить, что электроны не проходят через сам электролит. Электролит является эффективным изолирующим барьером и не влияет на движение электронов.

Движение ионов в электролите и движение электронов по внешней цепи в противоположном направлении - это два взаимосвязанных процесса. Если одно из этих движений останавливается, другое останавливается. Когда батарея полностью разряжена и ионы перестают двигаться через электролит, электроны в то же время прекращают движение по внешней цепи. Вот почему вы теряете мощность в вашем устройстве.

Разряд происходит с большой скоростью, когда устройство работает от литий-ионного аккумулятора; однако разрядка также происходит, даже когда устройство выключено. Это один из недостатков литий-ионных аккумуляторов.