Cuando se trata de baterías recargables, hidruro metálico de níquel (Ni-MH) Las baterías y las baterías de iones de litio son dos opciones comunes.. ¿Cuándo debería elegir baterías de NiMH y cuándo debería elegir baterías de Li-ion?, y cual de estos dos es mejor, Estos se han convertido en temas frecuentes de discusión..
Por un lado, las baterías de NiMH son conocidas por su asequibilidad., rendimiento estable y confiable. Por otro lado, las baterías de iones de litio son populares por su alta densidad de energía y su larga vida útil..
En este articulo, exploraremos las características básicas, ventajas y desventajas, y rendimiento de las aplicaciones de baterías de NiMH y de iones de litio. Esperamos que este contenido le ayude a tomar una decisión acertada a la hora de elegir..
Batería de NiMH frente a batería de iones de litio, Cual es mejor?
¿Qué es la batería NiMH??
Batería NiMH es una batería de hidruro metálico de níquel, que se compone principalmente de electrodo positivo, electrodo negativo, electrolito y diafragma. El electrodo positivo de la batería NiMH está hecho de hidróxido de níquel. (En(OH)2) y diferentes materiales activos. El electrodo negativo de la batería NiMH está hecho de materiales activos y metales de transición.. El electrolito de las baterías de NiMH es una solución de hidróxido alcalino., que también es el medio para el transporte de iones en la batería. El diafragma de una batería de NiMH suele ser una poliolefina no tejida., que se utiliza para separar el electrodo positivo del electrodo negativo, Previene cortocircuitos eléctricos y permite que los iones fluyan hacia adelante y hacia atrás..
El voltaje nominal de la batería NiMH es 1,2v. La reacción química de carga y descarga es la siguiente.:
Polo positivo: En(OH)2+OH-=NiOOH+H2O+e-
Negativo: METRO + H2O + mi- = MHab + OH-
reacción total: En(OH)2+M=NiOOH+MH
Nota: METRO: aleación de hidrógeno; Hab.: hidrógeno adsorbido; el proceso de la fórmula de reacción de izquierda a derecha es el proceso de carga; el proceso de la fórmula de reacción de derecha a izquierda es el proceso de descarga.
Al cargar la batería NiMH, En(OH)2 y OH- en el electrodo positivo reaccionan para generar NiOOH y H2O, y al mismo tiempo soltar e- juntos para generar MH y OH-, la reacción total es Ni(OH)2 y M para generar NiOOH, y aleación de almacenamiento de hidrógeno para almacenar hidrógeno. Al descargar lo contrario, MHab libera H+, H+ y OH- generar H2O y e-, NiOOH, H2O ye- regenerar Ni(OH)2 y OH-.
¿Qué es la batería de iones de litio??
Batería de iones de litio, también conocida como batería de iones de litio, Está compuesto por electrodo positivo., electrodo negativo, electrolito y diafragma, al igual que la batería NiMH. Existen muchos materiales catódicos para baterías de iones de litio., Y los productos principales utilizan principalmente fosfato de hierro y litio.. El material activo positivo es generalmente manganato de litio o cobaltato de litio., material de manganato de cobalto, níquel y litio. Su material activo negativo es generalmente grafito., o carbono con una estructura de grafito similar. El electrolito de la batería de iones de litio es generalmente un disolvente de carbonato con hexafluorofosfato de litio disuelto en él.. Su diafragma es una película de polímero especialmente moldeada., que tiene una estructura microporosa que permite que los iones de litio pasen libremente mientras que los electrones no pueden.
El voltaje nominal de una batería de iones de litio varía según el material del cátodo.. Al cargar, las reacciones quimicas son las siguientes:
reacción anódica: LiFePO4 → Li1-xFePO4 + xLi ++ auto-
Reacción negativa: xLi ++ xe-+ 6C → LixC6
Durante la carga, los iones de litio se desprenden del electrodo positivo y se insertan en el electrodo negativo.. Lo contrario ocurre cuando se descarga.
Ventajas y desventajas de la batería NiMH
Ventajas
1. Las baterías NiMH se fabrican utilizando tamaños de batería comunes y son altamente compatibles con una amplia gama de equipos..
2. Las baterías de NiMH utilizan menos material activo en su fabricación, haciéndolos relativamente estables y seguros. El paquete de baterías compuesto por baterías NiMH no necesita el BMS necesario para las baterías de litio..
3. Las materias primas necesarias para fabricar baterías de NiMH son relativamente abundantes., por lo que el coste de fabricación de las baterías de NiMH suele ser menor que el de las baterías de iones de litio.
4. Las baterías NiMH requieren poco mantenimiento, son más amigables con el medio ambiente, y no están sujetos a las mismas regulaciones de transporte que deben cumplir las baterías de iones de litio cuando se envían.
5. Las baterías de NiMH son ideales para aplicaciones que requieren descargas de alta corriente y un flujo constante de electricidad., como herramientas eléctricas o juguetes a control remoto. Las baterías NiMH proporcionan energía estable y confiable, haciéndolos una opción confiable para dicho equipo.
Desventajas
1. Las baterías de NiMH se cargan más lentamente que las de iones de litio, y algunas baterías de iones de litio también tienen una función de carga rápida.
2. Las baterías NiMH tienen un importante efecto memoria.
3. En general, las baterías de NiMH son más propensas a autodescargarse., lo que significa que son propensos a perder su carga incluso cuando no están en uso. Por supuesto, tu puedes elegir baterías NiMH de baja autodescarga para evitar esta desventaja.
4. Las baterías de NiMH tienen una vida útil más corta que las baterías de iones de litio. El número de ciclos de carga/descarga de las baterías NiMH suele ser bajo, generalmente dentro 1000 ciclos. El ciclo de vida de las baterías de iones de litio suele ser superior a 2000 ciclos.
5. Las baterías de NiMH tienen una densidad de energía menor que las baterías de iones de litio.. Esto significa que las baterías de iones de litio pueden almacenar más energía que las baterías de NiMH del mismo tamaño..
Ventajas y desventajas de la batería de iones de litio
Ventajas
1. Las baterías de iones de litio se cargan más rápido que las baterías de NiMH. Los usuarios pueden cargar baterías de iones de litio rápidamente, reduciendo así el tiempo de inactividad del equipo debido a la carga.
2. En comparación con las baterías NiMH, Las baterías de iones de litio tienen una tasa de autodescarga más baja.. Esta baja tasa de autodescarga es especialmente beneficiosa para aplicaciones en las que la batería necesita mantener su carga durante un largo período de tiempo..
3. Las baterías de iones de litio tienen un ciclo de vida más largo que las baterías de NiMH. Esto también significa menos reemplazos de batería..
4. Una de las principales ventajas de las baterías de iones de litio es su alta densidad energética. Estas baterías pueden almacenar más energía por unidad de volumen o peso, convirtiéndolos en una opción compacta y liviana para dispositivos que requieren portabilidad y tiradas largas. Esta alta densidad de energía es especialmente adecuada para aplicaciones como teléfonos inteligentes., portátiles y vehículos eléctricos, donde el peso y el tamaño son factores clave.
Desventajas
1. El coste de las baterías de iones de litio es mayor que el de las baterías de NiMH. El cobalto y el litio son elementos raros., y su uso como materia prima para baterías de iones de litio eleva el precio de las baterías. El proceso de fabricación de baterías de iones de litio suele ser más complejo y caro, lo que también aumenta el costo de la batería.
2. En comparación con las baterías NiMH, Las baterías de iones de litio son más reactivas químicamente y menos estables.. Daño físico, Las altas temperaturas o la sobrecarga pueden afectar a las baterías de iones de litio., que pueden provocar incendios o explosiones. Esto requiere sistemas de gestión de baterías y protocolos de carga más avanzados., así como un cuidado extra en el almacenamiento, Transporte y uso para garantizar el funcionamiento seguro y eficiente de las baterías de iones de litio.. Por supuesto, Estas medidas adicionales también harán subir el precio de las baterías de iones de litio..
Diferencia entre baterías de iones de litio y NiMH
1. Densidad de energia
Las baterías de iones de litio suelen tener una ventaja en densidad de energía sobre las baterías de NiMH..
Las baterías de iones de litio pueden alcanzar densidades de energía de aproximadamente 200 Wh/kg, mientras que las baterías de NiMH suelen tener densidades de energía de aproximadamente 60-120 Wh/kg, lo que significa que las baterías de iones de litio pueden almacenar el doble de energía que las baterías de NiMH del mismo tamaño y peso..
La mayor densidad energética de las baterías de iones de litio permite desarrollar baterías más pequeñas, Paquetes de baterías más ligeros para dispositivos como teléfonos inteligentes., portátiles y drones. Esto es especialmente importante en aplicaciones donde el peso y el tamaño son factores clave..
Además, La mayor densidad de energía de las baterías de iones de litio significa que las baterías de iones de litio proporcionan un tiempo de ejecución o de funcionamiento más prolongado por carga que las baterías de NiMH del mismo tamaño y peso.. Esta es una gran ventaja para los dispositivos que requieren un uso prolongado entre cargas..
Sin embargo, La densidad de energía de una batería variará dependiendo de la química específica., Proceso de diseño y fabricación utilizado por diferentes fabricantes.. Además, factores como la temperatura, patrones de uso, y los ciclos de carga/descarga pueden afectar el rendimiento general y la capacidad de las baterías recargables..
2. Rendimiento y eficiencia
En términos de rendimiento y eficiencia, Tanto las baterías de NiMH como las de iones de litio tienen sus propias características y ventajas únicas..
Las baterías de iones de litio suelen tener una ventaja sobre las baterías de NiMH en lo que respecta al suministro de energía.. Las baterías de iones de litio proporcionan una mayor potencia de salida y, por lo tanto, son más adecuadas para aplicaciones de alto consumo de energía, como vehículos eléctricos y electrónica de alto rendimiento.. Esta mayor potencia de salida se debe a las propiedades inherentes de la química de las baterías de iones de litio., lo que permite una mayor rapidez, tasas de carga y descarga más eficientes.
Las baterías NiMH se caracterizan por su alta descarga de corriente.. Para aplicaciones que requieren un flujo constante de energía, Las baterías NiMH son una mejor opción. Las baterías NiMH proporcionan energía estable y confiable incluso en condiciones de carga pesada., lo que puede ser una ventaja en algunos casos de uso.
En términos de eficiencia, Las baterías de iones de litio son generalmente más eficientes que las baterías de NiMH.. La eficiencia de conversión de energía de las baterías de iones de litio suele ser de aproximadamente 90-95%, lo que significa que la mayor parte de la energía almacenada en la batería se puede convertir de manera eficiente en energía utilizable para el dispositivo. A diferencia de, La eficiencia de conversión de energía de las baterías de NiMH suele ser de aproximadamente 60-80%.
3. Costo
Las baterías de NiMH son una opción más asequible que las de iones de litio. El proceso de fabricación de baterías de NiMH es relativamente sencillo y económico..
Sin embargo, El costo de las baterías de iones de litio ha ido disminuyendo constantemente en los últimos años debido a los avances en los procesos de fabricación y las economías de escala.. Se espera que la diferencia de costes entre las baterías de NiMH y las de iones de litio se reduzca aún más a medida que la tecnología de iones de litio se generalice y aumenten los volúmenes de producción..
4. Impacto medioambiental
Las materias primas utilizadas en las baterías de NiMH y de iones de litio tienen impactos ambientales tanto en la etapa de minería como en la de procesamiento.. Sin embargo, Generalmente se considera que el impacto medioambiental de la producción de baterías de NiMH es menor en comparación con las baterías de iones de litio.. Esto se debe a que la extracción y el procesamiento de NiMH generalmente requieren menos recursos y tienen una menor huella de carbono..
Además, Tanto las baterías de NiMH como las de iones de litio se pueden reciclar., pero los procesos de reciclaje y la infraestructura para las dos tecnologías varían mucho.
Las baterías de NiMH generalmente se consideran más fáciles de reciclar porque los materiales utilizados para fabricarlas están más disponibles y el proceso de reciclaje está mejor desarrollado..
El reciclaje de baterías de iones de litio es aún más desafiante, con su compleja química que requiere instalaciones de reciclaje especializadas. A medida que evolucionan las baterías de iones de litio, Los gobiernos de todo el mundo están implementando nuevas reglas e incentivos para aumentar la tecnología y la escala de la industria del reciclaje de baterías de iones de litio.. Esto impulsará a la industria de las baterías hacia un futuro más circular y ecológico..
5. Solicitud
Las baterías de iones de litio suelen ser las preferidas para aplicaciones que priorizan la portabilidad., Densidad de energia, y tiempo de ejecución. Su mayor densidad energética permite el desarrollo de paquetes de baterías más pequeños y ligeros., ideal para dispositivos compactos y livianos. Las mayores autonomías que ofrecen las baterías de iones de litio también favorecen este tipo de aplicaciones.
Las baterías de NiMH son más adecuadas para aplicaciones que requieren una descarga de alta corriente o que pueden soportar paquetes de baterías ligeramente más pesados y voluminosos.. Herramientas eléctricas, juguetes de control remoto, y otros dispositivos que requieren una fuente de energía estable pueden beneficiarse de la capacidad de descarga de alta corriente de las baterías NiMH. Además, Las baterías NiMH son una opción más rentable para aplicaciones donde el precio es un factor importante.
En términos de seguridad, Las baterías de iones de litio requieren sistemas de gestión de baterías y protocolos de carga más sofisticados para evitar problemas como el sobrecalentamiento., sobrecarga y daño físico. Las baterías de NiMH son generalmente más seguras y no requieren los mismos sistemas complejos de gestión de baterías..
Elegir la batería adecuada para sus necesidades
Al elegir entre baterías de NiMH y de iones de litio, no existe una solución única para todos. La decisión dependerá de las necesidades y requisitos específicos de la aplicación o dispositivo que esté alimentando.. Esperamos que el contenido de este artículo te haya resultado útil., y si tienes más preguntas, Siéntete libre de contactarnos.