Skirtumas tarp ličio baterijų ir NiMH baterijų
Baterijos yra labai svarbus daugelio šiuolaikinių prietaisų – nuo televizorių nuotolinio valdymo pultelių ir fotoaparatų iki elektrinių transporto priemonių – maitinimo šaltinis. Iš įvairių dažniausiai naudojamų įkraunamų baterijų tipų dažniausiai lyginami du: ličio baterijos (dažniausiai ličio jonų / ličio jonų ir ličio polimerų / ličio polimerų) ir nikelio-metalo hidrido (NiMH) baterijos. Nors abi yra įkraunamos, jos pasižymi skirtingomis energijos tankio, patvarumo, kainos, saugumo ir pritaikymo savybėmis. Šiame straipsnyje aptariami pagrindiniai ličio ir NiMH baterijų skirtumai, kurie padės jums išsirinkti tinkamiausią bateriją.
1. Sudėtis ir jos veikimo principas trumpai
Ličio baterijos apima kelias cheminių medžiagų šeimas, tačiau labiausiai paplitusi vartojimo prekėse yra ličio jonų baterijos. Šios baterijos naudoja ličio jonų judėjimą tarp anodo ir katodo per elektrolitą. Kadangi ličio yra labai lengvas ir turi didelį elektrocheminį potencialą, ličio baterijos paprastai tiekia didelius energijos kiekius santykinai mažame dydyje.
Tuo tarpu NiMH baterijose naudojamas nikelio oksihidroksido pagrindu pagamintas katodas ir vandenilį sugeriantis metalo lydinio (metalo hidrido) anodas. Baterijai veikiant, vandenilis migruoja jonų pavidalu, generuodamas elektrą per redokso reakciją. NiMH buvo sukurtas kaip ekologiškesnis NiCd (nikelio-kadmio) įpėdinis, nes jame nėra kadmio.
2. Energijos tankis
Vienas iš reikšmingiausių skirtumų yra energijos tankis. Ličio baterijos paprastai turi didesnį energijos tankį nei NiMH baterijos. Tai reiškia, kad tokio paties dydžio ir svorio ličio baterijos gali kaupti daugiau energijos. Štai kodėl mobiliuosiuose telefonuose, nešiojamuosiuose kompiuteriuose ir daugelyje šiuolaikinių nešiojamųjų įrenginių naudojamos ličio baterijos: vartotojai nori plonų, lengvų, tačiau ilgaamžių įrenginių.
NiMH baterijos turi mažesnį energijos tankį. NiMH baterijos paprastai yra didesnės ir sunkesnės, tačiau jų energijos talpa tokia pati. Tačiau kai kuriose srityse, pavyzdžiui, AA/AAA baterijose, NiMH išlieka populiarus dėl savo prieinamumo, suderinamumo su senesniais įrenginiais ir santykinio saugumo.
3. Nominali įtampa ir jos poveikis įrenginiams
Nominali ličio (Li jonų) baterijų įtampa paprastai yra apie 3,6–3,7 volto vienam elementui, o NiMH baterijų – apie 1,2 volto vienam elementui. Dėl šio skirtumo grandinės konstrukcija ir įrenginių suderinamumas yra svarbūs.
Pavyzdžiui, įrenginys, skirtas 1,5 V AA šarminėms baterijoms, kartais vis dar gali veikti su 1,2 V NiMH baterijomis, tačiau kai kurių jų veikimas gali sumažėti (pvz., kai kurie žibintuvėliai pritemsta). Kita vertus, ličio baterijos paprastai naudojamos akumuliatorių blokuose su nuosekliai ir lygiagrečiai jungtais elementais, pritaikytais prie įrenginio įtampos reikalavimų, pvz., 2S (apie 7,4 V) arba 3S (apie 11,1 V).
4. Ciklo gyvenimas
Abu akumuliatorių tipus galima įkrauti šimtus kartų, tačiau jų tarnavimo laikui įtakos turi tai, kaip jie naudojami ir įkraunami.
– Litis: paprastai pasižymi geru ciklų skaičiumi, tačiau yra jautrus karščiui, perkrovimui ir visiškam iškrovimui. Daugelyje šiuolaikinių ličio baterijų yra apsaugos sistemos (BMS/PCM), kurios apsaugo nuo perkrovimo, per didelio iškrovimo ir per didelės srovės. Įprastai naudojant, ličio jonų baterijos gali atlaikyti nuo šimtų iki daugiau nei tūkstančio ciklų, priklausomai nuo elementų kokybės ir energijos valdymo.
– NiMH: taip pat gali atlaikyti šimtus ciklų. NiMH paprastai yra atsparesnis tam tikroms sąlygoms nei ličio, tačiau jo veikimas gali sumažėti, jei jis dažnai laikomas išsikrovęs arba dažnai netinkamai įkraunamas. Šiuolaikinės NiMH technologijos, ypač mažo savaiminio išsikrovimo (LSD) tipo, paprastai yra stabilesnės naudojimui namuose.
5. Savaiminis išsikrovimas (energijos nuostoliai sandėliavimo metu)
Savaiminis išsikrovimas yra energijos praradimas net tada, kai akumuliatorius nenaudojamas.
– Įprastos NiMH baterijos pasižymi gana dideliu savaiminio išsikrovimo greičiu; per kelias savaites jos gali prarasti didelę savo įkrovos dalį. Tačiau mažai savaiminio išsikrovimo pasižyminčios NiMH baterijos (dažnai parduodamos kasdieniam naudojimui) yra daug geresnės ir gali išlaikyti įkrovą mėnesius.
– Ličio savaiminio išsikrovimo greitis yra mažesnis. Todėl ličio jonų įrenginiai paprastai išlaiko energiją net ir po ilgo sandėliavimo, nors gali būti laipsniškas energijos mažėjimas. Tačiau svarbu nepamiršti, kad apsaugos grandinė ir pats įrenginys taip pat gali sunaudoti šiek tiek energijos budėjimo režimu.
6. Įkrovimo greitis ir efektyvumas
Ličio baterijos paprastai įkraunamos greičiau ir efektyviau, tačiau joms reikalingas labai specifinis įkrovimo metodas (CC-CV: pirmiausia pastovi srovė, o paskui pastovi įtampa). Ličio įkrovikliai turi būti tikslūs, kad būtų užtikrintas saugumas ir išvengta baterijos pažeidimo.
NiMH baterijos paprastai įkraunamos naudojant skirtingus metodus, pavyzdžiui, delta-V aptikimą arba temperatūros stebėjimą. NiMH baterijas galima įkrauti esant įvairiai srovei, tačiau greitas įkrovimas gali padidinti įkaitimą. NiMH baterijos paprastai yra atlaidesnės paprastiems įkrovikliams, tačiau netinkamas įkrovimas gali sutrumpinti jų tarnavimo laiką.
7. Saugumas ir rizika
Saugumo aspektai dažnai kelia didelį susirūpinimą.
– Ličio baterijoms kyla didesnė fizinės žalos, perkrovimo, trumpojo jungimo arba ekstremalių temperatūrų poveikio rizika. Sunkiais atvejais ličio elementai gali perkaisti, o tai gali sukelti gaisrą. Todėl ličio baterijos paprastai turi elektroninę apsaugą, temperatūros jutiklius ir tvirtą mechaninę konstrukciją.
– NiMH paprastai yra saugesnis ir chemiškai stabilesnis. Kilus problemoms, jos paprastai sukelia tik šilumos išsiskyrimą arba elektrolito nutekėjimą, nors jos išlieka pavojingos, jei su jomis elgiamasi neatsargiai. Namų naudojimui ir paprastiems prietaisams NiMH dažnai laikomas saugesniu ir praktiškesniu pasirinkimu.
8. Kaina ir prieinamumas
AA/AAA NiMH baterijos yra lengvai prieinamos, gana įperkamos ir gali būti naudojamos daugelyje įrenginių, kuriems reikalingos standartinės baterijos. NiMH įkrovikliai taip pat būna labai įvairūs – nuo nebrangių iki sudėtingų.
Ličio baterijos paprastai yra brangesnės už vienetą, ypač kai naudojami aukštos kokybės elementai ir apsaugos sistemos. Tačiau dėl didelio energijos tankio vieneto kaina tam tikrose srityse gali būti konkurencinga. Tokiems įrenginiams kaip išmanieji telefonai ličio baterijos dėl savo puikių savybių tapo beveik pramonės standartu.
9. Tinkamas naudojimas ir pritaikymas
Ličio baterijos tinka:
– Išmanieji telefonai, planšetiniai kompiuteriai, nešiojamieji kompiuteriai
– Šiuolaikinės kameros ir galingi nešiojamieji įrenginiai
– Išorinė baterija
– Dronai ir nuotoliniu būdu valdomi įrenginiai
– Elektrinės transporto priemonės (su tam tikrais ličio cheminės sudėties variantais)
NiMH baterijos tinka:
– Įkraunamos AA/AAA baterijos nuotolinio valdymo pultams, laikrodžiams, žaislams, žibintuvėliams
– Įrenginiai, kuriems reikia greitai ir lengvai pakeisti bateriją
– Buitinis naudojimas, kuriam reikalinga saugi ir ilgai veikianti baterija
– Kai kurios pramoninės paskirties įranga arba įrenginiai buvo sukurti NiMH baterijoms
10. Poveikis aplinkai ir perdirbimas
Abu jie daro poveikį aplinkai ir turi būti tinkamai perdirbami. NiMH yra ekologiškesnės nei NiCd, nes jose nėra kadmio, tačiau vis tiek yra nikelio ir kitų cheminių medžiagų, kurių nereikėtų šalinti neatsargiai.
Ličio baterijas taip pat reikia perdirbti, nes jose yra potencialiai pavojingų metalų ir elektrolitų. Be to, didėjantis ličio baterijų naudojimas skatina geresnės perdirbimo infrastruktūros poreikį, siekiant sumažinti atliekų kiekį ir atgauti vertingas medžiagas.
Išvada
Pagrindiniai ličio ir NiMH baterijų skirtumai yra energijos tankis, vieno elemento įtampa, savaiminis išsikrovimas, saugumas ir įkrovimo sistemos reikalavimai. Ličio baterijos pasižymi didele talpa, lengvumu ir našumu šiuolaikiniuose įrenginiuose, tačiau joms reikalinga tinkama apsauga ir įkrovimas. NiMH baterijos pasižymi saugumu, prieinamumu ir suderinamumu su standartinėmis AA/AAA baterijomis, nors paprastai yra sunkesnės ir turi mažesnę įtampą.
Jei jums reikia baterijos našiam nešiojamam įrenginiui ir teikiate pirmenybę kompaktiškam dydžiui, ličio baterijos yra geriausias pasirinkimas. Tačiau namų ūkyje naudojamiems įrenginiams, kuriems reikalingos standartinės baterijos ir pageidaujate paprastesnio bei saugesnio varianto, NiMH baterijos vis dar yra labai aktualios ir vertos dėmesio. Geriausios baterijos pasirinkimas galiausiai priklauso nuo jūsų įrenginio poreikių, naudojimo įpročių ir jūsų prioritetų tarp našumo, kainos ir saugumo.
