Li-ion contro NiCad

Agli ioni di litio (o Li-ion) Le batterie sono di dimensioni più ridotte, richiedono poca manutenzione e sono più sicure dal punto di vista ambientale Nichel-cadmio (chiamato anche NiCad, NiCd o Ni-Cdbatterie). Pur presentando somiglianze, le batterie Li-ion e NiCd si differenziano per composizione chimica, impatto ambientale, applicazioni e costi.

Grafico comparativo

Tabella di confronto tra Li-Ion e NiCad

Li-ion	NiCad
Tensione nominale della cella	3,6 / 3,7 V	1,2 V
Durata del ciclo	400-1200 cicli	2.000 cicli
Potere specifico	~ 250 - ~ 340 W / kg	150 W / kg
Carica / scarica efficienza	80-90%	70-90%
Tasso di autoscarica	8% a 21 ° C, 15% a 40 ° C, 31% a 60 ° C (al mese)	10% al mese
Densita 'energia	250-620 W • h / L	50-150 W • h / L
Energia specifica	100-250 W • h / kg	40-60 W • h / kg
Disposizione	Rifiuti non pericolosi	Rifiuti pericolosi
Manutenzione	Non ha bisogno di scarico periodico	Richiede una scarica completa prima della ricarica
Peso	20% -35% in meno di Nicad	Di Più
Effetto memoria	Non soffrire di effetto memoria	Soffri dall'effetto memoria

Contenuto: Li-ion vs NiCad

• 1 elettrochimica
• 2 Impatto ambientale
• 3 costi
• 4 Funzionamento e prestazioni
• 5 dimensioni e tipi
• 6 applicazioni
• 7 riferimenti

Elettrochimica

Una batteria al nichel-cadmio utilizza cadmio per l'anodo (terminale negativo), ossido di nichelidrossido per il catodo (terminale positivo) e idrossido di potassio acquoso come elettrolita.

Una batteria agli ioni di litio utilizza grafite come anodo, ossido di litio per il catodo e un sale di litio come elettrolita. Gli ioni di litio si spostano dall'elettrodo negativo all'elettrodo positivo durante la scarica e viceversa durante la carica. Le celle elettrochimiche agli ioni di litio utilizzano un composto di litio intercalato come materiale per elettrodi anziché litio metallico, a differenza delle batterie monouso al litio.

Impatto ambientale

Le batterie al NiCad contengono tra il 6% (batterie industriali) e il 18% (batterie al consumo) di cadmio, che è un metallo pesante tossico e pertanto richiede particolare attenzione durante lo smaltimento delle batterie. Il governo federale lo classifica come rifiuto pericoloso. Negli Stati Uniti, parte del prezzo della batteria è una tassa per il suo corretto smaltimento alla fine della sua durata di servizio.

I componenti delle batterie agli ioni di litio sono sicuri per l'ambiente in quanto il litio non è un rifiuto pericoloso.

Costo

Una batteria agli ioni di litio costa circa il 40 percento in più per la produzione a causa del circuito di protezione extra per monitorare la tensione e la corrente.

Funzionamento e prestazioni

Il più grande svantaggio delle batterie al nichel-cadmio è che soffrono di un "effetto memoria" se vengono scaricate e ricaricate più volte nello stesso stato di carica. La batteria "ricorda" il punto nel suo ciclo di carica in cui è iniziata la ricarica e durante l'uso successivo la tensione scende improvvisamente in quel punto, come se la batteria fosse stata scaricata. Tuttavia, la capacità della batteria non si riduce sostanzialmente. Alcuni componenti elettronici sono appositamente progettati per resistere a questa tensione ridotta abbastanza a lungo da consentire alla tensione di tornare alla normalità. Tuttavia alcuni dispositivi non sono in grado di funzionare durante questo periodo di diminuzione della tensione e la batteria appare "morta" prima del normale.

Un effetto simile chiamato depressione di tensione o effetto di batteria pigra, deriva da ripetuti sovraccarichi. In questo caso, la batteria sembra essere completamente carica, ma si scarica rapidamente dopo solo un breve periodo di funzionamento. Se trattata bene, una batteria al nichel-cadmio può durare per 1.000 cicli o più prima che la sua capacità scenda al di sotto della metà della sua capacità originale.

Un altro problema è la ricarica inversa, che si verifica a causa di un errore dell'utente o quando una batteria di più celle è completamente scarica. La ricarica inversa può ridurre la durata della batteria. Il sottoprodotto della ricarica inversa è il gas idrogeno, che può essere pericoloso.

Quando non vengono usati regolarmente, i dendriti tendono a svilupparsi nelle batterie NiCad. I dendriti sono cristalli sottili e conduttivi che possono penetrare nella membrana del separatore tra gli elettrodi. Questo porta a cortocircuiti interni e guasti prematuri.

Le batterie agli ioni di litio richiedono poca manutenzione. Possono essere ricaricati prima che siano completamente scaricati senza creare un "effetto memoria" e operare in un intervallo di temperatura più ampio. Rispetto al Ni-Cd, l'autoscarica a ioni di litio è meno della metà, rendendola adatta per le moderne applicazioni del calibro del carburante. L'unico inconveniente è la batteria agli ioni di litio è fragile e richiede un circuito di protezione per mantenere un funzionamento sicuro. Il circuito di protezione è integrato in ogni pacchetto, che limita la tensione di picco di ogni cella durante la carica e impedisce alla tensione della cella di scendere troppo in basso durante la scarica. Per prevenire temperature estreme viene monitorata anche la temperatura della cella.

Dimensioni e tipi

Le celle Ni-Cd sono disponibili da AAA a D, le stesse dimensioni delle batterie alcaline, così come diverse dimensioni multi-cella. Oltre alle singole celle sono disponibili in confezioni fino a 300 celle, comunemente utilizzate in applicazioni industriali pesanti e per autoveicoli. Per le applicazioni portatili, il numero di celle è inferiore a 18 celle. Esistono 2 tipi di batterie NiCd: sigillate e ventilate.

Le batterie agli ioni di litio sono più piccole, più leggere e forniscono più energia delle batterie al nichel-cadmio. Sono inoltre disponibili in un'ampia varietà di forme e dimensioni in 4 tipi di formati:

• Piccolo cilindrico (corpo solido senza terminali, come quelli utilizzati nelle batterie dei portatili)
• Grande cilindrico (corpo solido con grandi terminali filettati)
• Custodia (corpo morbido e piatto, come quelli utilizzati nei telefoni cellulari)
• Prismatico (cassa in plastica semi-dura con grandi terminali filettati, spesso utilizzato nei pacchi di trazione dei veicoli)

Le celle a sacchetto hanno la più alta densità di energia dovuta all'assenza di custodia. Tuttavia richiede alcune forme esterne di contenimento per prevenire l'espansione quando il suo livello di stato di carica (SOC) è alto.

applicazioni

Le batterie NiCad possono essere assemblate in batterie o utilizzate singolarmente. Le celle piccole e in miniatura possono essere utilizzate in torce elettriche, dispositivi elettronici portatili, macchine fotografiche e giocattoli. Possono fornire correnti di sovracorrente elevate con una resistenza interna relativamente bassa, rendendole una scelta vantaggiosa per aeromodelli, barche, automobili, utensili elettrici senza filo e unità flash per telecamere a controllo remoto. Le celle piene più grandi vengono utilizzate per l'avviamento di batterie, veicoli elettrici e alimentazione di emergenza.

Con qualità come densità di energia elevata, nessun effetto memoria e una lenta perdita di carica quando non in uso, le batterie agli ioni di litio sono la scelta più popolare per l'elettronica di consumo. Stanno anche crescendo in popolarità per applicazioni militari, veicoli elettrici e aerospaziali.

Riferimenti

• http://support.radioshack.com/support_tutorials/batteries/bt-liion-main.htm
• http://en.wikipedia.org/wiki/Nickel-cadmium_battery
• http://en.wikipedia.org/wiki/Lithium-ion_battery