Quand il s’agit de piles rechargeables, Nickel-hydrure métallique (NiMH) les batteries et les batteries lithium-ion sont deux choix courants. Quand choisir des batteries NiMH et quand choisir des batteries Li-ion, et lequel de ces deux est le meilleur, ce sont devenus des sujets de discussion fréquents.
D'une part, les batteries NiMH sont connues pour leur prix abordable, performances stables et fiables. D’autre part, les batteries lithium-ion sont appréciées pour leur haute densité énergétique et leur longue durée de vie..
Dans cet article, nous explorerons les caractéristiques de base, avantages et inconvénients, et performances d'application des batteries NiMH et lithium-ion. Nous espérons que ce contenu vous aidera à prendre une sage décision lorsque vous ferez un choix.
Batterie NiMH vs batterie lithium-ion, Ce qui est mieux?
Qu'est-ce qu'une batterie NiMH?
Batterie NiMH est une batterie nickel-hydrure métallique, qui est principalement composé d'électrode positive, électrode négative, électrolyte et diaphragme. L'électrode positive de la batterie NiMH est en hydroxyde de nickel (Dans(OH)2) et différentes matières actives. L'électrode négative de la batterie NiMH est composée de matériaux actifs et de métaux de transition. L'électrolyte des piles NiMH est une solution d'hydroxyde alcalin, qui est également le moyen de transport des ions dans la batterie. Le diaphragme d'une batterie NiMH est généralement une polyoléfine non tissée, qui est utilisé pour séparer l'électrode positive de l'électrode négative, empêchant les courts-circuits électriques tout en permettant aux ions de circuler d'avant en arrière.
La tension nominale de la batterie NiMH est de 1,2 V. La réaction chimique de charge et de décharge est la suivante:
Pôle positif: Dans(OH)2+OH-=NiOOH+H2O+e-
Négatif: M + H2O + e- = MHab + OH-
Réaction totale: Dans(OH)2+M=NiOOH+MH
Note: M: alliage d'hydrogène; Hab: hydrogène adsorbé; le processus de la formule de réaction de gauche à droite est le processus de charge; le processus de la formule de réaction de droite à gauche est le processus de décharge.
Lors du chargement de la batterie NiMH, Dans(OH)2 et OH- à l'électrode positive réagissent pour générer du NiOOH et du H2O, et en même temps relâchez e- ensemble pour générer MH et OH-, la réaction totale est Ni(OH)2 et M pour générer NiOOH, et alliage de stockage d'hydrogène pour stocker l'hydrogène. Lors de la décharge du contraire, MHab lance H+, H+ et OH- générer du H2O et de l'e-, NiOOH, H2O et e- régénérer Ni(OH)2 et OH-.
Qu'est-ce qu'une batterie lithium-ion?
Batterie aux ions lithium, également connue sous le nom de batterie Li-ion, est composé d'une électrode positive, électrode négative, électrolyte et diaphragme, tout comme la batterie NiMH. Il existe de nombreux matériaux cathodiques pour les batteries lithium-ion, et les produits grand public utilisent principalement du phosphate de fer et de lithium. La matière active positive est généralement du manganate de lithium ou du cobaltate de lithium, matériau de manganate de lithium-nickel-cobalt. Sa matière active négative est généralement le graphite, ou carbone avec une structure de graphite similaire. L'électrolyte de la batterie lithium-ion est généralement un solvant carbonate contenant de l'hexafluorophosphate de lithium dissous.. Son diaphragme est un film polymère spécialement moulé, qui a une structure microporeuse qui permet aux ions lithium de passer librement alors que les électrons ne le peuvent pas.
La tension nominale d'une batterie lithium-ion varie en fonction du matériau de la cathode. Lors du chargement, les réactions chimiques sont les suivantes:
Réaction anodique: LiFePO4 → Li1-xFePO4 + XLi ++ voiture-
Réaction négative: XLi ++ xe-+ 6C → LixC6
Pendant la charge, les ions lithium sont retirés de l'électrode positive et insérés dans l'électrode négative.. L'inverse est vrai lors de la décharge.
Avantages et inconvénients de la batterie NiMH
Avantages
1. Les batteries NiMH sont fabriquées à partir de tailles de batterie courantes et sont hautement compatibles avec une large gamme d'équipements..
2. Les batteries NiMH utilisent moins de matière active dans leur fabrication, ce qui les rend relativement stables et sûrs. Le pack batterie composé de batteries NiMH n'a pas besoin du BMS nécessaire aux batteries au lithium.
3. Les matières premières nécessaires à la fabrication des batteries NiMH sont relativement abondantes, le coût de fabrication des batteries NiMH est donc généralement inférieur à celui des batteries lithium-ion.
4. Les batteries NiMH nécessitent peu d'entretien, sont plus respectueux de l'environnement, et ne sont pas soumis aux mêmes réglementations de transport que celles auxquelles les batteries lithium-ion doivent se conformer lors de leur expédition.
5. Les batteries NiMH sont bien adaptées aux applications nécessitant des décharges à courant élevé et un flux constant d'électricité., tels que des outils électriques ou des jouets télécommandés. Les batteries NiMH fournissent une alimentation stable et fiable, ce qui en fait un choix fiable pour un tel équipement.
Désavantages
1. Les batteries NiMH se chargent plus lentement que les batteries lithium-ion, et certaines batteries lithium-ion ont également une fonction de charge rapide.
2. Les batteries NiMH ont un effet mémoire important.
3. De manière générale, les batteries NiMH sont plus sujettes à l'autodécharge, ce qui signifie qu’ils risquent de perdre leur charge même lorsqu’ils ne sont pas utilisés. Bien sûr, tu peux choisir batteries NiMH à faible autodécharge pour contourner cet inconvénient.
4. Les batteries NiMH ont une durée de vie inférieure à celle des batteries lithium-ion. Le nombre de cycles de charge/décharge des batteries NiMH est généralement faible, généralement à l'intérieur 1000 cycles. La durée de vie des batteries Li-ion est généralement supérieure à 2000 cycles.
5. Les batteries NiMH ont une densité énergétique inférieure à celle des batteries lithium-ion. Cela signifie que les batteries lithium-ion peuvent stocker plus d'énergie que les batteries NiMH pour la même taille..
Avantages et inconvénients de la batterie lithium-ion
Avantages
1. Les batteries lithium-ion se chargent plus rapidement que les batteries NiMH. Les utilisateurs peuvent charger rapidement les batteries lithium-ion, réduisant ainsi les temps d'arrêt de l'équipement dus à la charge.
2. Comparé aux batteries NiMH, les batteries lithium-ion ont un taux d'autodécharge inférieur. Ce faible taux d'autodécharge est particulièrement avantageux pour les applications où la batterie doit conserver sa charge pendant une longue période..
3. Les batteries lithium-ion ont une durée de vie plus longue que les batteries NiMH. Cela signifie également moins de remplacements de batterie.
4. L’un des principaux avantages des batteries lithium-ion est leur haute densité énergétique.. Ces batteries peuvent stocker plus d'énergie par unité de volume ou de poids, ce qui en fait une option compacte et légère pour les appareils qui nécessitent une portabilité et de longues durées. Cette haute densité énergétique est particulièrement adaptée aux applications telles que les smartphones, ordinateurs portables et véhicules électriques, où le poids et la taille sont des facteurs clés.
Désavantages
1. Le coût des batteries lithium-ion est plus élevé que celui des batteries NiMH. Le cobalt et le lithium sont tous deux des éléments rares, et leur utilisation comme matière première pour les batteries lithium-ion fait grimper le prix des batteries. Le processus de fabrication des batteries lithium-ion est généralement plus complexe et plus coûteux, ce qui augmente également le coût de la batterie.
2. Comparé aux batteries NiMH, les batteries lithium-ion sont plus réactives chimiquement et moins stables. Dommages physiques, des températures élevées ou une surcharge peuvent affecter les batteries lithium-ion, ce qui peut provoquer des incendies ou des explosions. Cela nécessite des systèmes de gestion de batterie et des protocoles de charge plus avancés., ainsi qu'un soin supplémentaire lors du stockage, transport et utilisation pour garantir le fonctionnement sûr et efficace des batteries lithium-ion. Bien sûr, ces mesures supplémentaires feront également grimper le prix des batteries lithium-ion.
Différence entre les batteries Lithium-Ion et NiMH
1. Densité d'énergie
Les batteries lithium-ion ont généralement un avantage en termes de densité énergétique par rapport aux batteries NiMH..
Les batteries lithium-ion peuvent atteindre des densités d'énergie d'environ 200 Wh/kg, tandis que les batteries NiMH ont généralement des densités d'énergie d'environ 60-120 Wh/kg, ce qui signifie que les batteries lithium-ion peuvent stocker deux fois plus d'énergie que les batteries NiMH de même taille et poids.
La densité énergétique plus élevée des batteries lithium-ion permet de développer des batteries plus petites., des batteries plus légères pour des appareils tels que les smartphones, ordinateurs portables et drones. Ceci est particulièrement important dans les applications où le poids et la taille sont des facteurs clés.
En outre, la densité énergétique plus élevée des batteries lithium-ion signifie que les batteries lithium-ion offrent une autonomie ou une durée de fonctionnement par charge plus longue que les batteries NiMH de même taille et de même poids. Il s'agit d'un avantage majeur pour les appareils qui nécessitent une utilisation prolongée entre les charges..
Cependant, la densité énergétique d'une batterie varie en fonction de la chimie spécifique, processus de conception et de fabrication utilisé par différents fabricants. En outre, facteurs tels que la température, modèles d'utilisation, et les cycles de charge/décharge peuvent affecter les performances et la capacité globales des batteries rechargeables..
2. Performance et efficacité
En termes de performance et d’efficacité, les batteries NiMH et lithium-ion ont leurs propres caractéristiques et avantages uniques.
Les batteries lithium-ion ont généralement un avantage sur les batteries NiMH en termes de fourniture d'énergie.. Les batteries lithium-ion fournissent une puissance de sortie plus élevée et sont donc plus adaptées aux applications à forte consommation d'énergie telles que les véhicules électriques et l'électronique haute performance.. Cette puissance de sortie plus élevée est due aux propriétés inhérentes à la chimie des batteries lithium-ion., ce qui permet d'aller plus vite, taux de charge et de décharge plus efficaces.
Les batteries NiMH se caractérisent par leur décharge à courant élevé. Pour les applications nécessitant un flux de puissance constant, Les batteries NiMH sont un meilleur choix. Les batteries NiMH fournissent une alimentation stable et fiable même dans des conditions de charge élevée, ce qui peut être un avantage dans certains cas d'utilisation.
En termes d'efficacité, les batteries lithium-ion sont généralement plus efficaces que les batteries NiMH. L’efficacité de conversion énergétique des batteries lithium-ion est généralement d’environ 90-95%, ce qui signifie que la majeure partie de l'énergie stockée dans la batterie peut être efficacement convertie en énergie utilisable pour l'appareil. En revanche, l'efficacité de conversion énergétique des batteries NiMH est généralement d'environ 60-80%.
3. Coût
Les batteries NiMH sont une option plus abordable que les batteries lithium-ion. Le processus de fabrication des batteries NiMH est relativement simple et peu coûteux.
Cependant, le coût des batteries lithium-ion n'a cessé de baisser ces dernières années en raison des progrès des processus de fabrication et des économies d'échelle. L’écart de coût entre les batteries NiMH et lithium-ion devrait encore se réduire à mesure que la technologie lithium-ion se généralise et que les volumes de production augmentent..
4. Impact environnemental
Les matières premières utilisées dans les batteries NiMH et lithium-ion ont un impact environnemental aux étapes d'extraction et de transformation.. Cependant, l'impact environnemental de la production de batteries NiMH est généralement considéré comme inférieur à celui des batteries lithium-ion. En effet, l’extraction et le traitement du NiMH nécessitent généralement moins de ressources et ont une empreinte carbone plus faible..
En plus, les batteries NiMH et lithium-ion peuvent être recyclées, mais les processus de recyclage et les infrastructures des deux technologies varient considérablement.
Les batteries NiMH sont généralement considérées comme plus faciles à recycler car les matériaux utilisés pour fabriquer les batteries NiMH sont plus largement disponibles et le processus de recyclage est mieux développé..
Le recyclage des batteries lithium-ion est encore plus difficile, avec leur chimie complexe nécessitant des installations de recyclage spécialisées. À mesure que les batteries lithium-ion évoluent, les gouvernements du monde entier mettent en œuvre de nouvelles règles et incitations pour accroître la technologie et l'échelle de l'industrie du recyclage des batteries lithium-ion.. Cela propulsera l’industrie des batteries vers un avenir plus circulaire et plus vert..
5. Application
Les batteries lithium-ion sont souvent préférées pour les applications qui privilégient la portabilité, densité d'énergie, et le temps d'exécution. Leur densité énergétique plus élevée permet le développement de batteries plus petites et plus légères., idéal pour les appareils compacts et légers. Les autonomies plus longues offertes par les batteries lithium-ion favorisent également ce type d'applications.
Les batteries NiMH sont mieux adaptées aux applications qui nécessitent une décharge de courant élevée ou peuvent supporter des batteries légèrement plus lourdes et plus volumineuses.. Outils électroportatifs, jouets télécommandés, et d'autres appareils nécessitant une source d'alimentation stable peuvent bénéficier de la capacité de décharge à courant élevé des batteries NiMH.. En outre, Les batteries NiMH constituent une option plus rentable pour les applications où le prix est un facteur important..
En termes de sécurité, les batteries lithium-ion nécessitent des systèmes de gestion de batterie et des protocoles de charge plus sophistiqués pour éviter des problèmes tels que la surchauffe, surcharge et dommages physiques. Les batteries NiMH sont généralement plus sûres et ne nécessitent pas les mêmes systèmes complexes de gestion de batterie.
Choisir la batterie adaptée à vos besoins
Lors du choix entre les batteries NiMH et lithium-ion, il n'y a pas de solution universelle. La décision dépendra des besoins et exigences spécifiques de l'application ou de l'appareil que vous alimentez.. Nous espérons que vous avez trouvé le contenu de cet article utile, et si tu as d'autres questions, N'hésitez pas à nous contacter.