Mismunur á litíumrafhlöðum og NiMH rafhlöðum
Rafhlöður eru mikilvægur þáttur í mörgum rafeindatækjum sem við notum daglega, allt frá farsímum og fartölvum til rafmagnsbíla. Tvær algengar gerðir rafhlöðu eru litíum- og nikkel-málmhýdríð (NiMH) rafhlöður. Þó að báðar þjóni sem orkugeymsla hafa þær mismunandi eiginleika, kosti og galla. Þessi grein fjallar um helstu muninn á litíum- og NiMH-rafhlöðum og lýsir þáttum eins og afkastagetu, þyngd, líftíma, verði og notkun.
Samsetning og virkni
Litíum rafhlöðu
Litíumrafhlöður nota litíum sem aðal rafskautsefni. Þekktustu gerðirnar eru litíum-jón (Li-ion) og litíum-fjölliða (Li-Po). Í litíum-jónum færast litíumjónir frá neikvæðu rafskautinu (anóðu) yfir í jákvæðu rafskautið (katóðu) í gegnum rafvökvann við útskrift og öfugt við endurhleðslu.
NiMH rafhlaða
NiMH rafhlöður nota nikkelhýdroxíð sem bakskaut og málmblöndu sem anóðu. Helsta frumefnið í efnahvörfum inni í NiMH rafhlöðum eru vetnisjónir (H+), sem gera þeim kleift að geyma og losa orku.
Orkugeta og þéttleiki
Litíum rafhlöðu
Litíumrafhlöður eru þekktar fyrir mikla orkuþéttleika. Li-ion rafhlöður hafa yfirleitt orkuþéttleika upp á um 150-200 wattstundir á kílógramm (Wh/kg). Þetta þýðir að litíumrafhlöður geta geymt meiri orku á hverja þyngdareiningu en NiMH rafhlöður. Þessi mikla orkuþéttleiki gerir litíumrafhlöður að kjörnum valkosti fyrir tæki sem þurfa mikla orku í nettri stærð, svo sem snjallsíma og fartölvur.
NiMH rafhlaða
Orkuþéttleiki NiMH rafhlöðu er yfirleitt á bilinu 60–120 Wh/kg, sem er lægri en í litíum rafhlöðum. Þrátt fyrir þessa lægri orkuþéttleika hafa NiMH rafhlöður þann kost að þola fleiri hleðslu- og afhleðslulotur en litíum rafhlöður — sem við munum ræða nánar síðar.
Þyngd og stærð
Þar sem litíumrafhlöður hafa meiri orkuþéttleika eru þær yfirleitt léttari og minni en NiMH-rafhlöður með sömu afkastagetu. Þetta er verulegur kostur fyrir flytjanleg tæki sem þurfa lágmarksstærð og þyngd. Til dæmis, í samhengi við rafknúin ökutæki, getur notkun litíumrafhlöðu dregið úr heildarþyngd ökutækisins, sem aftur eykur skilvirkni og drægni.
Líftími og hleðslulotur
Litíum rafhlöðu
Litíumrafhlöður eru yfirleitt styttri en NiMH-rafhlöður, þar sem fjöldi hleðsluferla er yfirleitt á bilinu 300 til 500. Þetta fer þó einnig eftir þáttum eins og rekstrarhita og viðhaldi rafhlöðunnar. Litíumrafhlöður eru einnig viðkvæmar fyrir fyrirbæri sem kallast „hitaupphlaup“, þar sem rafhlaðan getur hitnað mjög mikið og jafnvel valdið eldsvoða ef hún er ekki viðhaldið rétt.
NiMH rafhlaða
Á sama tíma hafa NiMH rafhlöður betri hleðslutíma, oft 500 til 1000 lotur eða meira. NiMH rafhlöður eru einnig yfirleitt þolnari fyrir skyndilegri úthleðslu og háum hita. Hins vegar getur komið upp ástand sem kallast „minnisáhrif“, þar sem afkastageta rafhlöðunnar minnkar ef hún er ekki hlaðin og notuð á ákveðinn hátt. Þetta er líklegra með NiMH rafhlöðum en með litíum rafhlöðum.
Hleðsluhagkvæmni og hraði
Litíum rafhlöðu
Litíumrafhlöður eru almennt skilvirkari hvað varðar hleðslutíma. Hægt er að hlaða margar litíumrafhlöður upp í 80% afkastagetu á innan við klukkustund með hraðhleðslutæki, allt eftir tækni og forskriftum. Þessi eiginleiki gerir litíumrafhlöður sérstaklega hagstæðar fyrir forrit sem krefjast hraðhleðslu, svo sem snjallsíma og önnur flytjanleg tæki.
NiMH rafhlaða
NiMH rafhlöður þurfa yfirleitt lengri hleðslutíma. Full hleðsla getur tekið nokkrar klukkustundir, allt eftir afkastagetu og gerð hleðslutækis. Hins vegar hlaðast NiMH rafhlöður oft á öruggan hátt við ýmsar aðstæður, jafnvel við hraðhleðslu.
Verð og framboð
Litíum rafhlöðu
Litíumrafhlöður eru yfirleitt dýrari en NiMH-rafhlöður, fyrst og fremst vegna hærri efniskostnaðar og flóknari framleiðslutækni. Hins vegar, vegna mikillar eftirspurnar eftir litíumrafhlöðum í ýmsum háþróaðri tækni, hefur verð á litíumrafhlöðum lækkað verulega á undanförnum árum.
NiMH rafhlaða
NiMH rafhlöður eru yfirleitt ódýrari en litíum rafhlöður. Þetta gerir þær að hagkvæmari valkosti fyrir sumar notkunarmöguleika, svo sem barnaleikföng, sumar heimilistæki og önnur tæki sem þurfa ekki mikla orkuþéttleika.
Öryggi og umhverfi
Litíum rafhlöðu
Öryggi er mikilvægt atriði þegar litíumrafhlöður eru notaðar. Þótt það sé sjaldgæft hafa komið upp tilvik þar sem litíumrafhlöður hafa sprungið eða kviknað í ef þær eru ekki rétt viðhaldnar eða hlaðnar. Þetta er fyrst og fremst vegna hitaupphlaups. Þess vegna eru tæki sem nota litíumrafhlöður yfirleitt búin ýmsum öryggisbúnaði.
Umhverfislega séð innihalda litíumrafhlöður efni sem krefjast sérstakrar meðhöndlunar við endurvinnslu. Litíum er einnig talið vera takmörkuð auðlind en efnin sem notuð eru í NiMH rafhlöðum.
NiMH rafhlaða
NiMH rafhlöður eru almennt taldar öruggari en litíum rafhlöður vegna minni hættu á eldi eða sprengingu. Þar að auki eru NiMH rafhlöður auðveldari í endurvinnslu þar sem efnin í þeim eru minna eitruð en litíum rafhlöður.
Aplikasi
Litíum rafhlöðu
Litíumrafhlöður eru mikið notaðar í tækjum sem krefjast mikillar afköstar og lítinnar stærðar, svo sem snjallsíma, fartölvur og spjaldtölvur. Þær eru einnig vinsæll kostur fyrir rafknúin ökutæki og annan flytjanlegan rafeindabúnað.
NiMH rafhlaða
NiMH rafhlöður eru mikið notaðar í forritum sem krefjast fjölmargra hleðslu- og afhleðsluferla og þar sem kostnaður og afköst eru mikilvægur þáttur. Þar á meðal eru heimilistæki, barnaleikföng og sumar gerðir af tvinnbílum.
Niðurstaða
Báðar gerðir rafhlöðu, litíum og NiMH, hafa sína kosti og galla eftir þörfum hvers og eins. Litíum rafhlöður bjóða upp á mikla orkuþéttleika, hraðan hleðsluhraða og léttleika, sem gerir þær tilvaldar fyrir flytjanleg tæki og rafknúin ökutæki. NiMH rafhlöður bjóða hins vegar upp á betri endingartíma, lægra verð og meiri stöðugleika við ákveðnar aðstæður, sem gerir þær að hagkvæmu vali fyrir fjölbreytt dagleg notkun.
Valið á milli litíum- og NiMH-rafhlöðu ætti að lokum að byggjast á orkuþörf, fjárhagsáætlun og öryggisáhyggjum tiltekinnar notkunar. Með því að skilja þennan mun geta neytendur og verkfræðingar tekið upplýstari ákvarðanir um hvaða gerð rafhlöðu hentar best þörfum þeirra.
