Многие, покупая технику, изучают предварительно характеристики, сравнивают параметры и узнают, какая батарея установлена производителем. Это напрямую сказывается на том, как долго устройство проработает в автономном режиме. Возьмем для сравнения основные виды источников питания: литий-ионные, литий-полимерные и никель-кадмиевые. Опишем рабочие характеристики, найдем отличия Li-ion между Li-pol аккумуляторами, если таковые имеются.
Принцип работы и характеристики литиевых АКБ
Li-ion
Принцип работы литий-ионных аккумуляторов основан на взаимодействии между электродами во время зарядки и разрядки. Li-ion состоит из двух электродов - анода и катода, разделенных электролитом.
При подключении батареи к зарядному устройству создается электрическое поле, которое заставляет ионы лития двигаться в противоположные стороны. Во время зарядки положительно заряженные электроды перемещаются из катода в анод, при разрядке происходит обратный процесс.
Активно использоваться литиевые батареи начали с 1990-ых гг. и с каждым годом их количество растет. Такая популярность основана на показателях высокой емкости в сочетании с компактностью и легкостью.
Кроме этого, Li-ion - одни из самых энергоемких и компактных систем хранения электрической энергии, что делает их привлекательными для использования в разных областях: электромобили, электроника, электроинструмент, портативная техника и т.д. Высокая плотность литиевых аккумуляторов позволяет увеличить емкость с сохранением размера и веса, обеспечить более длительное время работы без подзаряда.
Плюсы:
- высокая энергетическая плотность;
- долгий срок службы;
- быстрая зарядка;
- отсутствие эффекта памяти;
- низкий уровень саморазряда;
- малый вес.
Минусы:
- высокая цена;
- опасность перегрева (при неправильной зарядке или некорректном использовании);
- вред экологии при неправильной утилизации.
Li-Pol
Литий-полимерные Li-Pol / Li-Po батареи представляют собой вид литий-ионных аккумуляторов, но с электролитом в виде полимера. Такое производство обходится дороже, однако это оправдывается высокими показателями плотности и большей вариативностью форм.
Плюсы:
- Плотность энергии выше, чем у Li-ion;
- Гибкость формы;
- Многообразие размеров;
- Более высокие показатели тока;
- Диапазон рабочих t от - 20 до +40;
- Количество рабочих циклов до 900.
Минусы:
- Требует определенных условий зарядки;
- Высокая стоимость.
Принцип работы и характеристики никель-кадмиевых аккумуляторов
В общих чертах устройство NiCd мало чем отличается от других АКБ. Здесь так же внутри два разноименно заряженных электрода, которые разделяет сепаратор. В данном случае в роли плюса никелевый гидроксид, в роли минуса - кадмий. Принцип работы основан на циклическом процессе зарядки и разрядки. Немаловажной особенностью является отсутствие перегрева при зарядке, причем при любых показателях тока.
Никелевые батареи перезаряжаемые, что удобно. В основном применяются в разных видах электронных устройств: фонарики, портативные радиостанции, игрушки, электроинструмент и др. NiCd обеспечивают стабильную электрическую мощность во время работы и, к тому же, имеют относительно высокую энергетическую плотность.
Плюсы:
- Срок службы до 900 зарядных циклов;
- Может храниться в разряженном виде без потерь емкости;
- Широкий диапазон рабочих температур;
- Стойкость к перегрузкам и высоким токам при зарядке.
Минусы:
- Обладают эффектом памяти;
- Токсичны;
- Высокий саморазряд.
Сравнение литиевых и никель-кадмиевых аккумуляторов
Как правило, сравнение АКБ для рядового пользователя дает мало информации. Анализ, в чем разница литиевых и никелевых аккумуляторов, скорее полезен для производителей. Для самого пользователя же важнее понимать нюансы эксплуатации. Оба типа являются распространенными видами источников питания, используются в различной технике: телефоны, ноутбуки, электроинструменты, электромобили. Они имеют свои плюсы и минусы, поэтому стоит сравнить их характеристики:
- Емкость: важное отличие литиевых аккумуляторов - большая энергетическая плотность, то есть они хранят больше энергии, чем никелевые при тех же объемах.
- Жизненный цикл: Li-ion имеют больше циклов заряд-разряд, прежде чем начинают терять емкость. Кадмиевые требуют более частой замены.
- Саморазряд: даже без использования литий не теряет своей емкости.
- Эффект памяти: литий-ионные не подвержены эффекту памяти и позволяют заряжать себя в любой момент.
- Рабочие температуры: как правило, литий более чувствителен к морозу и может быстрее терять заряд в холодную погоду.
Выбор на основе конкретных задач
Делая выбор между литий-ионными и никель-кадмиевыми батареями, производители сопоставляют ряд факторов, чтобы остановиться на лучшей альтернативе.
К примеру, принимая во внимание неустойчивость лития к сильным морозам, установка такого элемента недопустима в устройства, которые предназначены для бесперебойной работы при любых погодных условиях.
В то же время Li-ion прекрасно себя чувствует в смартфонах, так как в данном случае эффект отражается в малой степени. И в целом, хотя литий имеет широкий диапазон рабочих температур, к экстремальным условиям он не предназначен.
Следующий пункт, который учитывают производители: никель-кадмий лучше хранить в разряженном виде, чтобы избежать потерь емкости. Поэтому, если предполагается, что устройство будет некоторое время простаивать, используется NiCd батарея.
При этом, несмотря на более высокую стоимость, установка литиевых аккумуляторов оправдана в устройствах, где важно сохранить меньший вес, компактность. Литий-ионные батареи более стабильны в работе: они хорошо держат заряд, отдавая при эксплуатации от 100% до 0%. К тому же обращаться с ними намного проще: из-за отсутствия эффекта памяти их можно заряжать в любой удобный момент. В то время как никель-кадмиевые требуют определенных алгоритмов: то есть, если зарядить их до 83%, например, в следующий раз аккумулятор ровно столько и возьмет, не больше.
Заключение
Таким образом, однозначно ответить “что лучше: литий-ионные или никель-кадмиевые аккумуляторы” сложно. Здесь важно понимать, что для каждого варианта есть своя область использования и свои задачи.
