Чем отличаются литий ионные от никель кадмиевых

Содержание

Ni Cd (Никель кадмиевый аккумулятор)

Разряжена 0.9 — 1v
Стандартное напряжение 1.2v
Полностью заряжена 1.5 – 1.8v
Устойчивость к перезаряду — средняя

Ni Mh (Никель металл гидридный аккумулятор)

Разряжена 0.9 — 1v
Стандартное напряжение 1.2v
Полностью заряжена 1.5 – 1.8v
Устойчивость к перезаряду — слабая

LSD Ni-Mh

Li – ion (Литий ионный аккумулятор)

Разряжена 3v
Стандартное напряжение 3.6v
Полностью заряжена 4.1 – 4.4v
Устойчивость к перезаряду – предельно слабая

Li – pol (Литий полимерный аккумулятор)

Разряжена 2 — 3v
Стандартное напряжение 3.6 – 3.7v
Полностью заряжена 4.1 – 4.2v
Устойчивость к перезаряду – предельно слабая

LiFePO₄ (Литий железо фосфатный аккумулятор)

Ток зарядки

Рекомендуемый Ni – Cd = 0.1c , Ni – Mh = 0,1c; Li – ion, Li – pol, li –FePO4 = 0,5c

Быстрая зарядка Ni – Cd = 4с, Ni – nh = 1,5c; Li – ion = 1c, Li – pol = 1c, li – FePO4 = 4c

(лучше придерживаться советов производителя)

Производятся специальные версии, всех выше перечисленных типов аккумуляторов, рассчитанных на больший ток, более низкие температуры…

В этой статье мы попытаемся осветить только один вопрос – в чем отличие Ni-Cd (Никель-Кадмиевых) и Li-Ion (Литий-Ионных) аккумуляторов.

В линейке аккумуляторных шуруповертов Bosch есть две модели заслужившие своими характеристиками отличную репутацию у потребителей, как надежные, удобные и долговечные инструменты.
1. Аккумуляторная дрель-шуруповерт Bosch GSR 12-2 с Ni-Cd аккумулятором;
2. Аккумуляторная дрель-шуруповерт Bosch GSR 10,8-2 с Li-Ion аккумулятором.

Однако новичок в использовании аккумуляторной техники порой задается одним из самых существенных вопросов в выборе шуруповерта – с какой брать батареей? Рассмотрим основные преимущества и недостатки Ni-Cd (Никель-Кадмиевых) и Li-Ion (Литий-Ионных) аккумуляторов.

К основным преимуществам Ni-Cd аккумуляторов относятся:

· работа в широком температурном диапазоне и устойчивость к ее перепадам (например, Ni-Cd аккумуляторы могут заряжаться при отрицательной температуре, что делает их незаменимыми при работе в условиях крайнего севера, что в наших широтах не особенно актуально);
· они могут отдавать в нагрузку значительно больший ток, чем другие виды аккумуляторов;
· устойчивость к большим токам заряда и разряда;
· легко восстанавливаются после длительного хранения.

· наличие эффекта памяти — если регулярно ставить не до конца разряженный аккумулятор на зарядку, его емкость будет снижаться за счет роста кристаллов на поверхности пластин и других физико-химических процессов;
· кадмий — очень токсичное вещество, поэтому производство Ni-Cd аккумуляторов плохо сказывается на экологии. Также возникают проблемы с переработкой и утилизацией самих аккумуляторов;
· низкая удельная емкость — количество энергии, которой должен обладать полностью заряженный аккумулятор. Принято выражать ампер-часах (Ач);
· большой вес и габариты по сравнению с другими типами аккумуляторов при одинаковой емкости;
· высокий саморазряд (после заряда за первые 24 часа работы теряют до 10%, а за месяц — до 20% запасенной энергии).

К основным преимуществам Li-Ion аккумуляторов относятся:

· минимум в 2 раза большая удельная емкость;

· очень низкий саморазряд;
· отсутствие эффекта памяти;
· возможность дозарядки в любой момент;
· большое количество циклов «заряда-разряда» (при правильной эксплуатации они выдерживают более 2000 циклов);
· экологическая чистота производства и безопасность в эксплуатации.

· подвержены старению;
· низкая устойчивость при работе в условиях низких температур;
· требуют использования только оригинального зарядного устройства;
· высокая стоимость.

Однако, если все же вернуться выбору шуруповерта, то наше предпочтение однозначно за Аккумуляторным шуруповертом Bosch GSR 10,8-2, потому что он имеет значительно меньшие габариты, больший крутящий момент и оснащен современным и удобным в эксплуатации аккумулятором. Но это только наше мнение, а окончательное решение всегда за Вами.

Аккумулятор (АКБ), как накопитель электрической энергии, имеет широкую сферу применения. Он не производит электричество, а может только запасать его, хранить и расходовать в течение определённого времени. Аккумуляторы представляют собой многоразовые устройства, которые можно заряжать от внешнего источника электричества.

Существует большое количество различных типов аккумуляторных батарей, которые отличаются по конструкции и техническим принципам. К наиболее распространённым относятся следующие:

свинцово-кислотные;
никель-кадмиевые (Ni-Cd);
литий-ионные (Li-ion).

Принцип действия аккумулятора зависит от его конструкции и, в основном, основывается на диссоциации отрицательных и положительных ионов. Процесс работы АКБ выглядит следующим образом. Батарея питания подключается, с соблюдением полярности, к внешнему источнику постоянного тока с соответствующим выходным напряжением и зарядным током, определяемым типом аккумулятора.

Через определённое время АКБ будет заряжена полностью и, после подключения нагрузки, её можно использовать как автономный источник питания для различных устройств. Область использования аккумуляторных батарей варьируется от детских игрушек и мобильных телефонов до подводных лодок и космических станций.

Аккумуляторные батареи, в зависимости от сферы применения могут выпускаться в различных геометрических. Обычно они имеют прямоугольную или цилиндрическую форму. Основными техническими характеристиками АКБ являются:

электрическая ёмкость;
номинальные напряжение и ток;
глубина разряда;
токи заряда и саморазряда;
срок службы;
рабочая температура.

Ёмкость АКБ обозначает количество запасённой энергии. Она измеряется в ампер-часах (А/ч, Ah) и обозначает время, в течение которого устройство может отдавать определенную величину тока. Так, например, батарея емкостью 7 А/час способна при токе 1 ампер работать без подзаряда в течение 7 часов, или 14 часов при 0,5 А.

Напряжение измеряется в вольтах (В, V). Существуют разные типы аккумуляторов, рассчитанные на стандартные напряжения. Это 1,2; 2,4; 6,0; 12; и 24 вольта. Для получения больших величин, АКБ соединяются последовательно.

Глубина разряда измеряется в процентах (%) и означает, до какой величины аккумулятор можно разряжать, чтобы не вывести его из строя. Наиболее стойкими к глубокому разряду являются литий-ионные и никель-кадмиевые аккумуляторы. Сернокислотные батареи со свинцовыми пластинами не следует разряжать более чем на 40-50%.

Саморазряд свойственен всем аккумуляторам. В результате длительного хранения в заряженном состоянии, какая-то часть заряда уйдёт в результате внутренних электрохимических реакций. При повышении окружающей температуры скорость саморазряда возрастает.

Зарядный ток обычно составляет одну десятую от номинальной ёмкости. Так аккумулятор на 100 А/ч следует заряжать током 10 А. В некоторых случаях зарядку АКБ следует выполнять малым током. Существуют также быстро заряжаемые устройства. В любом случае, этот параметр следует уточнить для каждой конкретной модели.

Срок службы можно считать не совсем корректным параметром. Для АКБ более важно количество возможных циклов зарядки-разрядки. Эта величина зависит от типа батареи и параметров эксплуатации. Например, АКБ, постоянно разряжаемый до 50%, допускает 800 циклов, тогда как аккумулятор, разряжаемый до уровня 25%, легко выдерживает 1 600 циклов.

СВИНЦОВО-КИСЛОТНЫЕ АККУМУЛЯТОРЫ

Существует три вида аккумуляторов использующих сернокислотный электролит и свинцовые элементы:

электролитная батарея;
гелевая АКБ;
AGM аккумулятор.

Самыми распространёнными АКБ такого типа являются батареи на 12 В, имеющие ёмкость 0,2-150 А/ч.

Этот тип применяется в автомобилях и других транспортных средствах, системах аварийного энергоснабжения. Конструктивно такой аккумулятор состоит из пластин свинца и оксида свинца, помещённых в ёмкость с раствором серной кислоты в дистиллированной воде. Они относятся к обслуживаемым устройствам, поскольку требуют постоянного контроля уровня и плотности электролита и корректировки этих параметров.

Такие батареи нельзя эксплуатировать в непроветриваемых помещениях из-за выделения токсичных газообразных веществ. К достоинствам кислотных устройств можно отнести невысокую стоимость, низкий саморазряд и не критичность при превышении мощности нагрузки. К минусам относятся недопустимость глубокого разряда, большие размеры и плохие температурные характеристики.

Такой аккумулятор представляет собой усовершенствованную электролитную батарею. Разница между ними заключается в том, что жидкий компонент заменён на густой гель на основе диоксида кремния. Гель предотвращает возможные замыкания и препятствует осыпанию пластин.

Батарея такого типа не нуждается в обслуживании, ей не требуется долив электролита, и она не выделяет никаких газов. Точнее газ выделяется, но он рекомбинируется внутри герметичного корпуса. В отличие от классических, которые можно эксплуатировать только при расположении клеммами вверх, гелевая АКБ к этому не критична и может работать в любом положении.

Такое исполнение допускает более глубокий разряд и обеспечивает при этом большее количество циклов перезаряда. Компактные и герметичные гелевые АКБ нашли широкое применение в бесперебойных источниках питания для систем пожарной и охранной сигнализации.

Самый существенный недостаток батарей с гелевым электролитом заключается в жёстких требованиях к току заряда. При превышении зарядного тока возникает мощное газообразование, которое может привести к механическому повреждению корпуса.

AGM технологию можно считать дальнейшей модификацией кислотных батарей. Электролит в этих устройствах находится в полностью связанном виде. Между электродами находятся губчатые пластины-маты из стекловолокна, которые заполнены электролитом. Такие системы хорошо выдерживают повышенные нагрузки и менее чувствительны к температуре, поскольку не имеют жидкого компонента.

Недостатком таких аккумуляторов является высокая цена и жёсткие требования к току и напряжению при зарядке. Общепринятые зарядные устройства использовать для таких батарей нельзя, так как они не обеспечивают стабильности параметров ± 1%. AGM батарею нельзя ставить в пару с другим типом аккумулятора.

НИКЕЛЬ-КАДМИЕВЫЕ АККУМУЛЯТОРЫ

Это герметичная низковольтная конструкция состоит из двух электродов, один из которых изготовлен из гидроокиси никеля, а второй из кадмия. Между ними находится слой геля с добавкой щёлочи. Стандартное напряжение одного элемента батареи составляет 1,2 В. Для получения большего напряжения они соединяются последовательно, а увеличить ток можно параллельным соединением.

Такие устройства применяются там, где нагрузка потребляет большой ток. Они используются в электрических грузовых тележках, водном транспорте и в авиации. Самое широкое распространение такие батареи получили в автономном электроинструменте.

Плюсы Ni-Cd батарей:

низкая стоимость;
способность отдавать большие токи;
малое время заряда;
большое количество (до 1000) разрядных циклов.

К минусам относится эффект памяти и высокий саморазряд. Аккумулятор «помнит» значение напряжения до которого был разряжен в предыдущем цикле и впоследствии отдает энергии только до достижения этого уровня.

Таким образом, если заряжать батарею, которая была не до конца разряжена, то происходит потеря ёмкости. Этого можно избежать, только разрядив батарею до нуля. Самостоятельный разряд аккумулятора может достигать величины 8-10% за месяц хранения.

ЛИТИЙ-ИОННЫЕ АККУМУЛЯТОРЫ

Батареи такого типа широко применяются в самой различной бытовой электронике. Это мобильные телефоны, планшетные компьютеры, ноутбуки, фотоаппараты и видеокамеры. Литий ион — достаточно новая технология. Такие аккумуляторы появились на рынке в 1991 году. В устройстве имеются анод и катод, между которыми находится пористый сепаратор (разделитель), пропитанный электролитом. Переносчиком заряда в такой системе является ион лития.

Литий-ионные батареи очень критичны к превышению напряжения в процессе заряда, поэтому в большинство литиевых источников питания известных компаний устанавливается микрочип контроллер заряда. Так же в некоторых моделях имеется предохранительный клапан для сброса повышенного давления.

Литий-ионные АКБ обладают достоинствами, определившими их преимущественное использование в компактной бытовой технике:

возможность регулярной небольшой подзарядки;
длительный срок службы (более 1000 рабочих циклов);
малый вес и габариты.

Недостатки у таких источников питания тоже есть:

высокая цена;
критичность к температурному режиму работы;
взрывоопасность.

При эксплуатации таких батарей следует не допускать глубокого разряда. Беречь батарею от перегрева и прямых солнечных лучей, не эксплуатировать её на сильном морозе, защищать от механических воздействий.

Все представленные на этом сайте материалы имеют исключительно информационный характер и не могут быть использованы в качестве руководящих и нормативных документов