В чем разница между Ni-Cad, Ni-MH и Li-Ion аккумуляторами

Литий-ионные и никель-кадмиевые аккумуляторы – два популярных класса автономных источников питания. Каждый из них имеет определённые границы наилучшего применения, и неудачи пользователей часто связаны с незнанием особенностей работы таких батарей. При многих сходных характеристиках батареи Li-Ion и NiCd отличаются своим химическим составом, воздействием на окружающую среду, применением и стоимостью.

Что общего у Li-Ion и Ni-Cd аккумуляторов

Формы и некоторые параметры данных классов батареек определяются ГОСТ 26692-85. В частности. данный стандарт устанавливает для обоих видов:

1. Габаритные размеры.
2. Порядок приёмки и испытания.
3. Условия безопасного применения.
4. Комплектность поставки.
5. Маркировку, упаковку и транспортировку потребителям.
6. Перечень указаний по безопасной эксплуатации.
7. Гарантии производителя.

Важно! Поскольку области применения батарей указанного типа постоянно расширяются, то в последнее время введён и применяется ГОСТ Р МЭК 61426-1-2014, в котором оговариваются общие требования к аккумуляторам, используемым в качестве возобновляемых энергоисточников (например, в фотоэнергетике).

Общими являются также диапазоны ёмкостей батареек: и те, и другие могут производиться с показателями от 1,2 до 3,6 А·ч и более. Общим свойством можно назвать и эффективность циклов зарядки/разрядки, которая, в зависимости от конкретного производителя, находится в пределах 70…90%.

Различия между Li-Ion и Ni-Cd батареями

Сопоставим следующие характеристики: сущность электрохимических процессов, воздействие на окружающую среду, стоимость, особенности эксплуатации и производительность, а также практическое применение.

Никель-кадмиевая батарея использует кадмий в качестве анода (отрицательный вывод), оксигидроксид никеля в качестве катода (положительный вывод) и водный гидроксид калия в качестве электролита.

Литий-ионная АКБ использует графит в качестве анода, оксид лития для катода и литиевую соль в качестве электролита. Ионы лития движутся от отрицательного электрода к положительному во время разряда, и в обратном направлении — при зарядке.

Название	Li-Ion источники питания	Ni-Cd источники питания
Напряжение	3,6/3,7 V	1,2 V
Количество рабочих циклов	До 1200	До 2000
Эффективность зарядки/разрядки	80…90 %	70…90 %
Температурная зависимость интенсивности процесса саморазрядки (в месяц)	До 8% при 21°C До 15% при 40°C До 31% при 60°C	До 10%
Энергетическая плотность	250…620 Вт ч/л	50…150 Вт ч/л
Утилизация	Мало опасные отходы	Опасные отходы

Батареи Ni-Cd содержат от 6% (для промышленных источников) до 18% (для потребительских батарей) кадмия, который является токсичным тяжёлым металлом, и поэтому требует особой осторожности при удалении и утилизации использованной батарейки. Такие отходы считаются экологически опасными. В то же время все компоненты литий-ионных аккумуляторов являются безопасными для окружающей среды, поскольку литий не является токсичным металлом.

С точки зрения стоимости литий-ионная батарея стоит примерно на 40 % дороже никель-кадмиевой. Это объясняется существенными производственными затратами на обеспечение дополнительной схемы защиты, которая контролирует параметры напряжения, тока и мощности.

Li – ion (Литий ионный аккумулятор)

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

Рабочий диапазон от – 20 до + 60

При отрицательных температурах разряд происходит существенно быстрее, практически невозможна зарядка

Количество циклов от 400 – 500, до 1000 – 1200.

Присутствует незначительный эффект памяти (в пределах погрешности, не требуется «тренировка» и полная разрядка, пред зарядом)

Уровень саморазряда около 3% при условии температуры выше 0

Нельзя допускать разряда ниже, порога в 3 вольта, в противном случае возможен выход из строя.

Не рекомендуется превышать рекомендованный производителем уровень заряда, в противном случае возможен выход из строя, самовозгорание или взрыв изделия.

Безопасность и контроль заряда, обеспечиваются встроенным, контроллером заряда, который может отсутствовать у некоторых моделей, в таком случае, требуется точный ручной контроль процесса, параметров и температуры.

Чем литий-ионный лучше никель-кадмиевого

Самый большой недостаток никель-кадмиевых батарей – их приверженность так называемому «эффекту памяти», когда они разряжаются и перезаряжаются до одного и того же состояния ёмкости несколько раз. Батарея «запоминает» точку в цикле зарядки, в которой началась перезарядка, и во время последующего использования напряжение в этой точке внезапно падает, как если бы батарея разрядилась.

Вместе с тем ёмкость аккумулятора фактически снижается лишь незначительно. Некоторые виды электронных устройств специально разработаны для того, чтобы выдерживать такие пониженные напряжения достаточно долго — чтобы напряжение возвращалось в нормальное состояние. Однако некоторые приборы и гаджеты в этот период отключаются, поэтому батарея кажется «мёртвой» раньше обычного.

Подобный эффект, называемый депрессией напряжения, является результатом многократной перезарядки. В этом случае батарея полностью заряжается, но быстро разряжается после короткого периода работы.

Другой проблемой является эффект «обратной зарядки», который возникает из-за ошибки пользователя, либо когда батарея из нескольких элементов полностью разряжена. Реверсивная зарядка приводит к сокращению срока службы АКБ. Побочным продуктом обратной зарядки является газообразный водород, который является опасным.

Интересный факт: обратная зарядка случается при нерегулярном применении никель-кадмиевых источников питания. Тогда в батареях образуются и распространяются дендриты — тонкие проводящие кристаллы, которые могут проникать через разделительную мембрану между электродами. Это приводит к внутреннему короткому замыканию и преждевременному отказу батареи.

Литиево-ионные аккумуляторы, напротив, не требуют высокого уровня обслуживания. Они могут быть перезаряжены до того, как полностью разрядятся (без формирования «эффекта памяти») и работают в более широком температурном диапазоне. По сравнению с Ni-Cd саморазряд в литий-ионном растворе составляет менее половины от общей ёмкости, что повышает срок службы такого аккумулятора. Поэтому литиево-ионную батарею можно хранить в течение нескольких месяцев без потери заряда.

Читать также: Проверка системы tpms мазда сх 5

Преимущества автоматических выключателей

В соответствии со стандартами «автоматический выключатель» определяется как «механическое переключающее устройство, способное устанавливать, проводить и отключать токи в нормальных рабочих условиях цепи, а также устанавливать, проводить в течение определенного времени и отключать токи в указанные аномальные условия цепи, например, возникающие в случае короткого замыкания».

Коммутаторы можно классифицировать по разным критериям.

Одна из них — их функция:

• Выключатели питания. Устанавливаются при подключении электрического щита к трансформатору, генератору и т. д. Они должны быть согласованы с переключателями распределения, чтобы гарантировать селективность защиты.

• Распределительные переключатели. Они защищают проводники, соединяющие распределительный щит с другой точкой системы.

• Пользовательские переключатели. В этом случае защита прямая, так как она располагается максимально близко к нагрузке.

Второй критерий классификации переключателей основан на типе использования:

Также автоматические выключатели можно классифицировать по типу конструкции:

• Модульные переключатели. Характеризуется номинальным током до 50 или 63 А и низкой отключающей способностью.

• Выключатели в литом корпусе. Они более надежны, чем модульные выключатели, используются на токи примерно до 1000 А.

• Открытые или воздушные выключатели. Их использование распространяется на самые высокие токи, примерно до 6300 А.

Чем Никель Кадмиевый АКБ лучше Литий Ионного

Батареи NiCd могут быть собраны в батарейные блоки или использоваться отдельно. Такие батарейки являются маленькими и миниатюрными, поэтому их возможно применять в быту, например, в фонариках, портативной электронике, фото- и видеокамерах, а также в игрушках. При малых размерах никель-кадмиевые батарейки лучше обеспечивают высокие импульсные токи с относительно низким внутренним сопротивлением, что делает их предпочтительным выбором для дистанционно управляемых электрически управляемых моделей самолетов, лодок, автомобилей, для беспроводных электроинструментов, а также для питания фотовспышек, когда длительность срока службы и значение ёмкости в mah особой роли не играют.

Большие Ni-Cd АКБ используются для воздушных стартеров, электромобилей и в качестве источников резервной мощности.

Важно! Заметным недостатком литий-ионной батареи считается её хрупкость. Поэтому для обеспечения безопасной работы такой аккумулятор нуждается в специальной цепи защиты.

Схема защиты рассчитана на ограничение значений пикового напряжение в период зарядки аккумулятора или батарейки. Она исключает возможность пониженного напряжения, которое может наблюдаться при разрядке источника питания. Для предотвращения экстремальных температур и повышения безопасности применения температура внутри корпуса также контролируется. Всё это увеличивает стоимость и повышает габариты литий-ионной АКБ.

Учитывая такие качества, как высокая плотность энергии, отсутствие эффекта памяти и медленная потеря заряда, литий-ионные батареи находят преимущественное применение для военных целей, в аэрокосмической технике, а также как источники питания современных электромобилей (там, где значение имеют малый вес и размеры).

Ni-MH (никель-металлгидридные)

В качестве замены Ni-Cd элементам в 1975 году началась работа по созданию батарей, которые бы решали все вышеуказанные проблемы и при этом сохраняли высокие рабочие показатели своего предшественника. Проблемы решить удалось, но и достоинств оказалось немного.

Фото: www.makitapro.ru Аккумулятор Makita 12V Ni-Mh

Если сравнивать эту технологию с Ni-Cd, то окажется, что Ni-MH имеет

• меньшие размеры и вес,
• малую токсичность,
• более высокую удельную ёмкость (на 30%),
• меньший эффект памяти,
• большую стойкость к падениям.

С другой стороны можно отметить и достаточно серьёзные недостатки при таком же сравнении:

• каждые сутки батарея теряет 1 % заряда,
• неспособность работы при температуре ниже -10 ˚С,
• восстановить ёмкость можно только в 40% случаев,
• в 2-3 раза меньший срок службы (до 500 циклов),
• чувствительность к глубокому разряду (производители рекомендуют разряжать максимум до 80%, определять которые приходится практически интуитивно),
• стоят значительно дороже,
• заряжаются даже при быстрой зарядке в 5 раз дольше, а при нормальном режиме время составляет 16 ч и больше.

Ni-MH существенно уступает кадмиевой технологии, поэтому хотя и используются в качестве источника энергии для электроинструмента, но с точки зрения пользователя они никогда не станут лучшим вариантом из возможных.

Что лучше: Li-Ion или Ni-Cd

Однозначно на это вопрос ответить невозможно, да и не нужно. Каждый тип аккумуляторов имеет свои рациональные области применения. Ni-Cd батарея дешевле и характеризуется значительным числом циклов зарядки/разрядки (которые, однако, не должны производиться часто!). Li-Ion батарея отличается компактностью размеров, увеличенным временем автономной работы, отсутствием «эффекта памяти», может работать в более широком температурном диапазоне.

Остались вопросы? Задайте их в комментариях!

Разные АКБ имеют разные характеристики: продолжительность работы, эффективность, продуктивность инструмента и тому подобное. Перед тем, как решить проблему с вопросом «Какие аккумуляторы лучше: ni cd или li ion для шуруповерта?», подробно разберем каждый вид батарейных блоков.

На что обратить внимание при покупке инструмента?

Если стоит вопрос выбора типа аккумуляторной батареи для электроинструмента, то в первую очередь важно определиться со сферой его будущего использования. Чаще всего такая необходимость возникает на производстве, где важна безотказность оборудования в течение длительного времени, возможность работы при любых погодных и температурных условиях, неприхотливость, возможность быстрой зарядки.

Для этих целей никель-кадмиевые АКБ подходят идеально. Кроме того, именно они способны работать с наиболее мощным оборудованием. Для того чтобы в принципе не иметь проблем с автономностью работы инструмента, можно посоветовать иметь запасную батарею. Таким образом можно позволить себе работать до полного разряда, что важно для Ni-Cd, и при этом не прерываться на время зарядки.

Что же касается бытового электроинструмента, который чаще всего используется эпизодически, то здесь есть два пути. Если есть желание купить устройство, которое прослужит 5-7 лет и не «умрёт» в самый неподходящий момент, то опять-таки Ni-Cd – ваш вариант. Если же нет желания возиться с полным разрядом, периодической тренировкой батареи даже в то время, когда она не используется, литий-ионная технология сможет решить эти задачи. Она даёт возможность работать с бытовым электроинструментом малой и средней мощности, имеет большую ёмкость, может подзаряжаться вне зависимости от степени разряженности аккумулятора в любое удобное для этого время. Дополнительным фактором, обеспечивающим удобство в работе с Li-ion, становится его небольшой вес и габариты.

Одним из решающих аспектов выбора любого оборудования чаще всего становится его стоимость. Если сравнивать оборудование именно по этому признаку, то при расположении АКБ от наименьшей стоимости к наибольшей, получается следующая последовательность: Ni-Cd, Ni-MH (дороже кадмиевых из-за более сложного технологического процесса), Li-ion и Li-pol.

Виды накопителей

Чаще всего в электрошуруповертах установлен аккумулятор никель кадмиевый или литий ионный. Существует также Ни-Мг накопители, которые имеют свои достоинства.

Однако в шуруповерты никель-металлгидридные АКБ устанавливают редко, потому что при зарядке происходит слишком быстрый нагрев электролитов. Это также сильно заметно при беспрерывной работе с инструментом.

Преимущества никель-металлгидридных батареек

Если не учитывать склонность к сильному нагреву, Ни-Мг АКБ имеют следующие достоинства:

• наносят меньший ущерб для природы;
• меньший эффект памяти, чем у других.

Однако они не в состоянии конкурировать с Ни-Кд и Ни-Ли батарейками. Следовательно, не рекомендуется батарейки использовать из-за низкой эффективности.

Преимущества никель-кадмиевых акб

Люди осуждают кадмиевые накопительные батарейки из-за того, что они более старые. Однако, невзирая на многочисленное осуждение, эти блоки имеют высокие показатели. Например, они более емкие, при работе нагреваются не так сильно, как те же никель металлгидридные аккумуляторные элементы.

Происходит это благодаря теплопоглощающим реакциям, которые происходят внутри аккумулятора. Теплопоглощающая реакция — поглощение выделяемого тепла внутри какого-нибудь элемента. Такие реакция не выпускают нагрев за пределы рабочей смеси.

Если выбирать аккумуляторный элемент для электрошуруповерта, опираясь на его практичность и продуктивность, то Ni-Cd гораздо лучше Ni-Mh. На текущий момент они являются наиболее распространенным типом АКБ не только для электрошуруповертов либо дрелей, но и других предметов бытовой техники.

Преимущества Ни-Кд АКБ:

1. Более низкий шанс перегрева элементов блока.
2. Они не перегорят и не испортятся в короткий срок, в противоположность Ни-Мг.
3. Оснащены прочным и надежным корпусом из металла, который предоставляет хорошую герметичность конструкции.
4. Устойчивы к различным нежелательным химическим реакциям.
5. Устойчивы к отрицательным температурам. Функционируют даже при -35°С.
6. При верной эксплуатации АКБ работают около 7-11 лет.
7. Адекватная стоимость. Li Ion накопительные батареи стоят намного больше.

Прежде всего запомните, что батареям из никеля не страшен полный разряд элементов. Следовательно, при работе разряжайте накопительный блок до самого конца.

После разрядки можно поставить аккумуляторную батарею на зарядку, ведь она не потеряет свою ёмкость.

Хранить аккумуляторы рекомендуется в разряженном состоянии, потому что обратимая потеря ёмкости, либо так называемый «эффект памяти», будет менее выражен.

При хранении подзаряжать АКБ не надо. Обратимая потеря ёмкости не является сильной угрозой для батареи. Чтобы снизить ущерб от “эффекта памяти”, рекомендуется несколько раз полностью зарядить и разрядить АКБ. Эти манипуляции помогут снизить обратимую потерю ёмкости.

Преимущества литий-ионных аккумуляторных батарей

Если сравнивать с никель-кадмиевыми батареями, Li Ion тип АКБ был изобретен относительно недавно — в 90-х годах 20-го века. В начале этот тип аккумуляторов был опасен из-за высокого риска разрыва. Это было из-за недоработок в техническом плане.

Читать также: Tarek club

На текущий момент большинство литий-ионных аккумуляторов оснащено специальными датчиками для слежения за нагревом элементов и уровнем заряда.

Какими достоинствами обладают Ли Ион АКБ? Сравнивая их с никель-кадмиевыми и никель-металлгидридными АКБ, можно подметить, что обладают следующими достоинствами:

1. Возможность использования на протяжении более долгого времени благодаря высокой ёмкости.
2. Отсутствие обратимой потери ёмкости (так заявляет 99% производителей и продавцов Li Ion АКБ).
3. Аккумуляторный блок из лития имеет гораздо меньший вес при такой же ёмкости, чем кадмиевая АКБ.

Аккумуляторные батареи из лития имеют ряд недостатков. Например, они более чувствительные даже к самым маленьким скачкам напряжения во время подзарядки.

В противоположность кадмиевым, литий-ионные более чувствительные к низкой температуре, особенно при выходе из теплого помещения на улицу в мороз.

Конечно, любой вид АКБ в той или иной мере чувствителен к резким переменам температуры, но знающие мастера утверждают, что литий-ионные — самые прихотливые.

Литий-ионные батареи быстрее теряют заявленную ёмкость, если они долго не эксплуатируются. Срок их эксплуатации составляет не более двух или двух с половиной лет.

Виды аккумуляторных батарей по типу применяемых материалов

Какие батареи лучше для шуруповерта, как правило, указано в инструкции к этому инструменту. Тип аккумулятора обозначают латинскими буквами. Чаще всего для шуруповертов применяют высокотоковые аккумуляторы 18650. Однако бывают и другие варианты.

Такие устройства выпускают самые разные бренды. К наиболее известным относятся Bosch (Бош), Hitachi, Зубр, Интерскол, Метабо. Также допустимо заказать АКБ на Алиэкспрессе в Китае. Однако лучше отдавать предпочтение проверенным производителям.

Никель-кадмиевый

Эта разновидность аккумуляторов появилась в середине прошлого века. В роли катода в них используется гидрат закиси никеля, который дополняет графитовый порошок. Для движения ионов используется электролит. В его роли применяют гидроксид калия. Также в состав входит анод, сделанный из гидрата закиси кадмия.

Никель-металлгидридный

Этот материал чаще всего используется в пальчиковых аккумуляторах. Его придумали в семидесятых годах прошлого века. В качестве главных элементов для накапливания и передачи заряда используют оксид никеля и никель-лантан. Первый компонент представляет собой катод, второй — анод. За перемещение ионов отвечает гидроксид калия.

Литий-ионные батареи

Это сравнительно новые аккумуляторы, которые придумали лишь в 1991 году. Их часто применяют японские компании. Катод и анод делают из фольги. Между этими элементами устанавливают сепаратор, который имеет отверстия. Чтобы сбрасывать внутреннее давление, используется клапан.

Литий-полимерный аккумулятор

Это современный материал, который базируется на применении литий-ионных технологий. Потому он почти не используется для производства электрического оборудования. Вместо стандартного электролита в таких устройствах применяется гелевый полимер. Благодаря этому производителям удалось значительно увеличить емкость. К тому же они могут придавать батарее любую форму.

Обратите внимание! Если нужно купить доступную и долговечную батарею, подойдет никель-кадмиевая модель. При потребности в высоком объеме емкостного заряда стоит использовать изделия на литиевой основе.

Какие аккумуляторы лучше Ni Cd или Li Ion для шуруповерта

Оба вида аккумуляторных элементов хороши. Однако выбор типа батарейного блока зависит от цели эксплуатации.

Основное отличие литий ионных аккумуляторов (Ли Ион) от никель кадмиевых (Ни Кд) — это количество циклов оборота. У Li Ion их 1500, а у кадмиевых — 500.

На первых взгляд кажется, что Li Ion намного лучше, ведь кол-во циклов больше в 3 раза. Однако это не так. При выборе аккумуляторной батареи опирайтесь на то, что износ кадмиевых батарей зависит от используемых циклов. А срок Li Ion батарей — от их возраста.

Кадмиевые используются на протяжении 7-11 лет, а Li Ion уже через 5 не будут работать, независимо от того пользовались ими или нет. Поэтому не рекомендуется покупать несколько литиевых блоков “на будущее”. Они все придут в неисправное состояние.

Никель-кадмиевые АКБ в свою очередь проживут намного дольше, если их правильно хранить. Это правило работает даже в том случае, когда шуруповерт с Ни Кд батареей не использовали целый год.

Напротив, если б/e шуруповерт оснащен никель-кадмиевой батареей, то он сохраняет до 55-60% своего заряда. Даже если он не использовался.

Если вы используете электрошуруповерт или дрель не очень часто, то Li Ion аккумуляторы скорее всего умрут «от старости». Следовательно, если вы не профессиональный мастер, который пользуется шуруповертом ежедневно, то покупать Li Ion аккумулятор не имеет смысла.

Лучше всего для бытовой эксплуатации подходят кадмиевые АКБ. Они служат долго независимо от того, сколько пролежали без работы. Никель-кадмиевые аккумуляторные батареи хранятся в ящике до тех пор, пока не потеряют свои 500 циклов оборота заряда элементов.

Литий нуждается в постоянной зарядке, потому что основное условия его хранения — минимум 60% энергии. Если не подзаряжать литий регулярно, то он с высокой вероятностью разрушится раньше срока даже при правильном хранении.

Типы батарей

Итак, какие бывают аккумуляторы? Обычно для электродрелей применяются никель-кадмиевые и литиевые элементы питания. Есть еще никель-металлгидридные АКБ, и они по-своему хороши. Но для шуруповертов они стали использоваться очень редко: эти батарейки, к сожалению, очень быстро нагреваются и при зарядке, и при интенсивной работе инструмента. К тому же, никель-кадмиевые аккумуляторы, несмотря на то, что их по праву можно назвать «ветеранами» в ряду химических источников тока, по многим характеристикам до сих пор превосходят никель-металлогидриды.

Никель-кадмиевые и никель-металлгидридные АКБ

Ni-Cd являются первыми щелочными аккумуляторными батареями, техника производства которых была разработана еще в конце XIX века. Однако по причине того, что для тех времен массовое производство АКБ было очень дорогим и требовало определенных условий, интенсивно оно началось только в 50-х годах ХХ века.

Несмотря на критику многочисленных поклонников более современных батарей, показатели емкости никель-кадмиевые аккумуляторы имеют неплохие. И нагреваются при эксплуатации гораздо меньше, чем те же никель-металлогидриды, вследствие эндотермических реакций, происходящих внутри. Если вспомнить школьный курс химии, эндотермическая реакция означает не что иное, как поглощение выделяемого тепла внутри элемента, а не выделение его во внешнюю среду. А именно так происходит с Ni-MH батареями.

Если сравнивать характеристики аккумуляторов для шуруповертов, исходя из практичности и безопасности, кадмиевые АКБ окажутся значительно лучше. Именно по этой причине они до сих пор являются самыми ходовыми для электрических инструментов бытового применения.

Более коротко все преимущества никель-кадмиевых АКБ можно озвучить таким образом:

Для того чтобы Ni Cd аккумуляторы для шуруповерта выработали весь свой положенный срок службы, существует несколько действенных рекомендаций по их эксплуатации.

Поскольку глубокого разряда они не боятся, работать с шуруповертом следует вплоть до полного разряда аккумуляторного блока. Потом можно поставить батарейки заряжаться, не боясь того, что они потеряют емкость: при зарядке эти аккумуляторы быстро ее восполняют. Хранить их тоже лучше разряженными — в данном случае, так называемый «эффект памяти» будет гораздо меньше, а в процессе хранения никакая подзарядка им не требуется.

«Эффект памяти», который имеется у никель-кадмиевых аккумуляторов для шуруповертов, на самом деле не представляет собой слишком большой недостаток. Для того чтобы они не «запоминали» ненужный уровень зарядки, нужно провести им два-три полных цикла заряда-разряда. Тогда все их лучшие показатели быстро восстановятся.

Для того чтобы «эффект памяти» проявлялся меньше и реже, не стоит часто подзаряжать их. Лучше проводить им полные циклы зарядки, тем самым «очищая память». Именно это надолго обеспечит никель-кадмиевым аккумуляторам большую продуктивность работы.

Что можно сказать о Ni-MH АКБ, кроме того, что они склонны к нагреву? Эти батареи менее вредны для окружающей среды. «Эффект памяти» у них выражен меньше, чем у Ni-Cd предшественников. Но заряжать их придется чаще, потому что процент саморазряда эти батареи имеют высокий. По популярности уступают кадмиевым.

Литий-ионные батареи и их преимущества

Именно аккумуляторы на основе лития сейчас постоянно на слуху у многих потребителей. Отчасти благодаря тому, что литиевый состав используется везде, практически в любом гаджете, начиная от смартфона и заканчивая персональным ноутбуком. Появились они не так давно, если сравнивать время их возникновения с никель-кадмиевыми — только в 90-х годах прошлого века.

Известно, что вначале литий-ионные аккумуляторы обладали большой степенью взрывоопасности по причине технологических недоработок. В данный момент подавляющее их большинство оснащено контроллерами уровня заряда и нагрева, что обеспечивает им безопасность и повышенные сроки продуктивного применения.

Чем же столь примечательны литиевые аккумуляторы?

Рассмотрим их достоинства в сравнении с предшественниками:

Высокий уровень емкости обеспечивает успешное применение именно этого вида аккумуляторов в техническом инструментарии профессионального плана.

При всех своих преимуществах литиевые батареи очень чувствительны к малейшим перепадам напряжения во время зарядки, а также к резким переменам температур. Безусловно, в той или иной мере такой чувствительности подвержены все химические источники тока. Но специалисты в области электроники не случайно называют «капризными» именно этот вид аккумуляторов.

В отличие от никель-кадмиевых, литиевые АКБ не имеет смысла приобретать с запасом. Со временем они теряют свою емкость, если их долго не использовать, а срок их хранения составляет не больше двух лет.

Вывод

Какие аккумуляторы подходят лучше для шуруповерта? Если эксплуатация шуруповерта происходит раз-два в год, то более подходящие будут никель-кадмиевые АКБ. Если инструмент используется каждый день на протяжении нескольких часов, то предпочитать рекомендуется литий-ионные аккумуляторные блоки.

АКБ отслужат положенное количество циклов и «отмоют» потраченные на них деньги. Не покупайте литий, если он не будет использоваться часто. Это деньги впустую.

Однако, если инструмент используется при условиях отрицательной температуры, то рекомендуется использовать кадмиевую батарею.

Современный потребитель не представляет своего существования без различных электрических приборов и аппаратов. Для обеспечения их работоспособности необходимо применять элементы питания. Правильный выбор и эксплуатация поможет значительно продлить их срок службы, а также уберечь от аварийных ситуаций.

Литиевые или никель-кадмиевые аккумуляторы — какие лучше?

На самом деле, вопрос о том, какой аккумулятор лучше для шуруповерта, поставлен не совсем корректно. Все зависит от ситуации и от продолжительности времени, в течение которого будет использоваться инструмент.

Литиевый аккумуляторный блок меньше весит при тех же показателях емкости, что у кадмия. Но это не является основным показателем, исходя из которого следует выбирать аккумулятор для шуруповерта. Безусловно, количество циклов заряда-разряда у кадмиевых элементов в разы меньше, чем у литиевых. Стандарт для Ni-Cd составляет 500, а для Li — 1500, что, безусловно, вначале наводит на мысль о том, что литиевые батареи намного лучше.

При выборе аккумуляторов важно учитывать тот факт, что старение никель-кадмиевых батарей зависит исключительно от выработанных ими циклов, а не от их реального возраста. Срок службы литий-ионных АКБ, в отличие от кадмия, напрямую зависит именно от возраста по годам. Через 5 лет они уже выйдут из строя, даже если ими не пользовались. Никель-кадмиевые батареи, напротив, будут жить долго даже в том случае, если их не использовали год и более.

Например, при покупке шуруповерта, бывшего в употреблении, не стоит брать его с литиевыми аккумуляторами. Есть большая доля вероятности того, что в случае, если инструмент не использовался долгое время, его аккумуляторный блок уже непригоден к использованию. Если же бывший в употреблении «шурик» продается с кадмиевыми аккумуляторами, они могут сохранить до 60% заряда, независимо от того, рабочий был инструмент или нет.

Если шуруповерт используется не очень часто, литиевые аккумуляторы скорее «постареют», чем отслужат свои положенные 1500 циклов. Поэтому для периодического бытового использования нет смысла покупать инструмент с литиевыми аккумуляторами.

Кадмий может служить от 8 до 10 лет, независимо от того, используются батареи, или нет. Он также спокойно может лежать на складе, сохраняя свои свойства, в отличие от лития. Если вы не планируете использовать шуруповерт часто, ответ на вопрос о том, как выбрать аккумулятор, будет кратким и правдивым: выбирайте кадмий.

Итак, если шуруповерт не используется интенсивно, для периодического бытового использования выбирайте инструмент, укомплектованный никель-кадмиевым аккумуляторным блоком. Если же вы работаете с шуруповертом ежедневно и профессионально — безусловно, лучше будет остановить свой выбор на литии, потому что аккумуляторы отслужат свои положенные 1500 циклов, вернут и окупят вложенные в них деньги. Не переплачивайте за ненужные циклы, если вы не используете инструмент часто и постоянно.

Таким образом становится ясно, что никель-кадмиевые батареи, по сути дела, ничуть не хуже литиевых. Главный вопрос состоит только в сфере применения обоих видов химических элементов питания. При использовании каждого из них в нужное время и в нужном месте и тот, и другой могут быть одинаково полезны и хороши. О том, как провести замену аккумуляторов в шуруповерте, в том числе с Ni-Cd на Li-Ion, читайте здесь →

Источник

Особенности строения ni cd аккумуляторов достоинства и недостатки

Аккумулятор никель кадмиевый по своей конструкции представляет собой разнополюсные электроды, разделенные межу собой специальным сепаратором. В качестве электролита применяется щелочной концентрат, зачастую это гидроксид калия, данное вещество не является пожаро и взрывоопасным.

Для увеличения активной площади взаимодействия при гальванической реакции электроды изготавливаются в виде фольги, расхода электролита в процессе эксплуатации не происходит благодаря герметичности корпуса источника питания.

К достоинствам такого элемента питания следует отнести:

• доступная стоимость относительно аналогичных;
• возможность отдавать повышенный ток под нагрузкой;
• допускается ускоренный метода заряда;
• способность сохранять емкость заряда до -20°С;
• увеличенное количество циклов заряда-разряда в процессе эксплуатации.

Главными недостатками считаются:

• повышенный уровень самостоятельного разряда в течение короткого времени;
• при долгом хранении для восстановления требуют более 5 циклов заряда-разряда;
• увеличить срок службы возможно только при полном разряде батареи.

Особенности строения ni mh аккумуляторов достоинства и преимущества

Металлгидридные источники питания появились в ходе совершенствования первоначальных вариантов никель кадмиевых. Основное отличие ni mh от ni cd аккумуляторов заключается в использовании в качестве материалов для электродов комбинированных сплавов никеля с редкоземельными металлами.

Читать также: Намотка спидометра уаз хантер

Разноименные полюса в таких источниках питания свернуты в рулон и разделены между собой специальным сепаратором, изготовленным из крепкого материала. В конструкции корпуса предусмотрено применение средств защиты в виде датчиков давления и предохранительного клапана.

Интересно знать! Никель металлгидридный аккумулятор отличается от своего предшественника пониженным содержанием токсичных веществ.

Положительными свойствами считают:

• сохраняют рабочие характеристики при пониженных температурах;
• обладают повышенной емкостью, в чем отличаются аккумуляторы от никель кадмиевых;
• отсутствие токсичных веществ;
• уменьшенный эффект памяти.

К отрицательным показателям относят:

• повышенные свойства самостоятельного разряда;
• увеличенная стоимость;
• снижение емкости после 300 циклов заряда-разряда;
• относительно короткий срок службы.

Li ion аккумуляторы, строение, плюсы и минусы

Литиевые аккумуляторы представляют собой элементы питания анод которых произведен из металла лития. В них повышены некоторые основные характеристики необходимые для современных электронных устройств. Главное отличие литий ионных аккумуляторов от никель кадмиевых считается повышенное рабочее напряжение и увеличенная энергетическая емкость.

Ni mh и li ion в своей конструкции имеют специальные защитные приспособления такие, как датчики давления и предохранительные средства при увеличении внутренней температуры.

К плюсам производители относят:

• практически полное отсутствие «эффекта памяти»;
• повышенная внутренняя емкость элемента;
• малая масса относительно аналогов;
• минимальный самостоятельный разряд.

К минусам потребители причисляют:

• повышенную цену, в результате применения редких металлов в конструкции;
• нетерпимость к минусовым температурам;
• имеют ограничения по сроку службы.

Никель кадмиевые и литий ионные аккумуляторы схожи между собой в возможности использования при необходимости быстрого заряда повышенными токами.

Li-pol (литий-полимерные)

Это последняя разработка на основе литий-ионной технологии. Отличие между ними состоит в том, что на смену жидкому электролиту пришёл гелеобразный полимер. В результате производителю удалось добиться повышения ёмкости аккумулятора и снятия любых ограничений в отношении формы корпуса батареи, включая ультратонкие элементы. Кроме того, их достоинством по отношению к литий-ионным АКБ можно считать меньшую взрывоопасность.

Явными недостатками помимо тех, которые имеют место у Li-ion элементов питания, являются

• срок службы – 2 года со дня производства,
• 300-500 циклов,
• высокая требовательность к соблюдению режима эксплуатации.

В качестве АКБ для электроинструмента Li-pol пока используются достаточно редко, но судя по активному внедрению их предшественников, этот процесс сдерживается только их стоимостью. Именно высокая цена не даёт литиевой технологии окончательно побороть Ni-Cd, хотя даже в этом случае для работы с мощным инструментом в сложных условиях технологии Li-ion и Li-pol всё равно их не заменят.

Характеристика «Эффект памяти»

Одной из важных характеристик при выяснении различия между элементами питания является «эффект памяти», суть данного явления заключается в сохранении батареей начального значения заряда, при котором начали его восполнение.

Ni cd или ni mh аккумуляторы имеют в своих свойствах такой эффект. Данная характеристика считается отрицательной, потому что при неполном разряде батареи она сохранит в дальнейшем это значение и не будет разряжаться полностью. Внутренняя емкость и срок службы при этом значительно понижаются.

У литиевых элементов питания такого эффекта не отмечается, в таком сравнении данная батарея лучше. Повышается удобство, нет необходимости ждать полного понижения заряда, восполнить его можно в любое удобное время без опасения нанесения вреда емкости и сроку службы.

Важно! Перед зарядом ni cd следует полностью разряжать, ni mh рекомендуется разряжать не полностью.

Различие батарей по основным техническим характеристикам

Аккумуляторные батареи, как и любой электрический элемент имеют основные технические показатели, согласно которым можно оценить достоинства того или иного вида. Рассмотрим некоторые характеристики

Напряжение работы и разряда

Значение рабочего напряжения для элементов питания является постоянным показателем и может лишь незначительно меняться в процессе снижения заряда в ходе работы. Nicd или nimh батареи имеют одинаковый номинальный вольтаж равный 1,2 В, а также показание при разряде 0,9 В. У литиевых такие показания значительно отличаются в результате применения активных элементов в своем составе. Рабочее напряжение составляет 3,6 В, при разряде 3 В.

Диапазон рабочих температур

Рабочая температура является важным показателем в ходе эксплуатации элементов питания. Не всегда есть возможность применения электрического оборудования в помещении и в летний период. Для никелевых батарей температурный диапазон довольно широкий, связано это с тем, что в качестве электролита применяется щелочной состав пониженным значением замерзания от -50°С. У литиевого аккумулятора этот показатель несколько выше от -20°С.

Значение высокого предела температур у всех видов практически одинаков и составляет +50°С, +60°С.

Средства защиты и контроля

Ni mh и li ion аккумуляторные батареи имеют в своей конструкции специальные защитные составляющие. В процессе производства устанавливаются датчики температуры и давления, а также предохранительные клапаны.

Внимание! В процессе заряда необходимо правильно устанавливать параметры, а также контролировать их.

Хранение

Условия хранения для различных элементов питания:

• никель кадмиевые аккумуляторы могут храниться при полном разряде, и сразу восстанавливают свои характеристики при восполнении заряда;
• никель металлгидридные батареи полностью не рекомендуют разряжать;
• литиевые имеют ограниченный срок службы, в связи с этим производителями рекомендуется активное применение, если же требуется хранение элемент питания разряжают наполовину.

Каковы основные параметры выбора автоматических выключателей?

Для расчета и выбора автоматического выключателя необходимо учитывать следующие параметры:

• Номинальное рабочее напряжение. Это напряжение, при котором выключатель работает без сбоев в условиях установки. Автоматические выключатели могут иметь разные номинальные значения рабочего напряжения, которые соответствуют разным характеристикам.

• Номинальный ток. Это максимальное значение тока, которое может бесконечно циркулировать через автоматический выключатель, не превышая значений температуры, допустимых для компонентов, по которым протекает ток.

• Условный тепловой номинальный ток. Это ток, выше которого автоматический выключатель срабатывает в случае перегрузки.

• Регулировка тока срабатывания магнитного расцепителя. Это ток, выше которого автоматический выключатель срабатывает в случае короткого замыкания. Иногда этот ток определяется на основе типа кривой отключения.

Источник

Различие в применении

При выборе того или иного аккумулятора для питания различной техники необходимо понимать, какие необходимые свойства будут важны в ходе эксплуатации. Для переносных гаджетов и небольшой радиоэлектроники пригодится подойдет литий ионные или никель металлгидридные батареи, данные потребители не требуют повышенных токов разряда. При питании электроинструмента требуется более высокие показания тока, а также возможность использования аппарата при пониженных температурах без опасения быстрого разряда в таком случае подходят никелевые.

Все рассмотренные элементы питания обладают рядом положительных и отрицательных характеристик. Правильное понимание основных необходимых свойств поможет снизить затраты, а также продлить работоспособность используемого аппарата или прибора.