Когда дело доходит до аккумуляторов, никель-металлогидридный (NiMH) батареи и литий-ионные батареи — два распространенных варианта. Когда следует выбирать NiMH аккумуляторы, а когда следует выбирать литий-ионные аккумуляторы, и какой из этих двух лучше, это стали частыми темами для обсуждения.
С одной стороны, NiMH-аккумуляторы известны своей доступностью., стабильная и надежная работа. С другой стороны, литий-ионные аккумуляторы популярны благодаря своей высокой плотности энергии и длительному сроку службы..
В этой статье, мы рассмотрим основные характеристики, преимущества и недостатки, и производительность применения NiMH и литий-ионных аккумуляторов. Мы надеемся, что этот контент поможет вам принять мудрое решение при выборе..
NiMH аккумулятор против литий-ионного аккумулятора, Как лучше?
Что такое NiMH аккумулятор??
NiMH аккумулятор никель-металлогидридный аккумулятор, который в основном состоит из положительного электрода, отрицательный электрод, электролит и диафрагма. Положительный электрод NiMH аккумулятора изготовлен из гидроксида никеля. (В(ОЙ)2) и различные активные материалы. Отрицательный электрод NiMH-аккумулятора изготовлен из активных материалов и переходных металлов.. Электролит NiMH аккумуляторов представляет собой раствор щелочного гидроксида., который также является средой для транспорта ионов в батарее. Диафрагма NiMH аккумулятора обычно представляет собой нетканый полиолефин., который используется для отделения положительного электрода от отрицательного электрода., предотвращение короткого замыкания, позволяя ионам течь взад и вперед.
Номинальное напряжение NiMH аккумулятора составляет 1,2 В.. Химическая реакция зарядки и разрядки выглядит следующим образом.:
Положительный полюс: В(ОЙ)2+OH-=NiOOH+H2O+e-
Отрицательный: М + Н2О + е- = МХаб + ОЙ-
Общая реакция: В(ОЙ)2+М=НиООН+МГ
Примечание: М: водородный сплав; жилой дом: адсорбированный водород; ход формулы реакции слева направо - процесс зарядки; ход формулы реакции справа налево - это процесс разрядки.
При зарядке NiMH аккумулятора, В(ОЙ)2 и ох- на положительном электроде реагируют с образованием NiOOH и H2O., и в то же время отпустить e- вместе, чтобы генерировать MH и OH-, общая реакция Ni(ОЙ)2 и M для генерации NiOOH, и сплав для хранения водорода. При разряде наоборот, MHab выпускает H+, Н+ и ОН- генерировать H2O и электронную, NiOOH, H2O и е- регенерировать Ni(ОЙ)2 и ОН-.
Что такое литий-ионный аккумулятор?
Литий-ионный аккумулятор, также известный как литий-ионный аккумулятор, состоит из положительного электрода, отрицательный электрод, электролит и диафрагма, как и NiMH аккумулятор. Катодных материалов для литий-ионных аккумуляторов очень много., и основные продукты в основном используют фосфат лития-железа. Положительным активным материалом обычно является манганат лития или кобальтат лития., материал манганат лития, никеля, кобальта. Его отрицательный активный материал обычно представляет собой графит., или углерод с аналогичной графитовой структурой. Электролит литий-ионного аккумулятора обычно представляет собой карбонатный растворитель с растворенным в нем гексафторфосфатом лития.. Его диафрагма представляет собой специально отформованную полимерную пленку., который имеет микропористую структуру, которая позволяет ионам лития свободно проходить, в то время как электроны не могут.
Номинальное напряжение литий-ионного аккумулятора варьируется в зависимости от материала катода.. При зарядке, химические реакции следующие:
Анодная реакция: LiFePO4 → Li1-xFePO4 + хЛи ++ машина-
Отрицательная реакция: хЛи ++ хе-+ 6C → LixC6
Во время зарядки ионы лития высвобождаются из положительного электрода и вводятся в отрицательный электрод.. Обратное верно при разрядке..
Преимущества и недостатки NiMH аккумуляторов
Преимущества
1. NiMH-аккумуляторы производятся с использованием батарей обычных размеров и полностью совместимы с широким спектром оборудования..
2. NiMH аккумуляторы используют меньше активных материалов при производстве., делая их относительно стабильными и безопасными. Аккумуляторный блок, состоящий из NiMH аккумуляторов, не требует BMS, необходимого для литиевых батарей..
3. Сырья, необходимого для производства NiMH аккумуляторов, относительно много., поэтому себестоимость производства NiMH аккумуляторов обычно ниже, чем у литий-ионных аккумуляторов..
4. NiMH аккумуляторы не требуют особого обслуживания., более экологичны, и на них не распространяются те же правила транспортировки, которым должны соответствовать литий-ионные батареи при транспортировке..
5. NiMH аккумуляторы хорошо подходят для применений, требующих сильноточных разрядов и постоянного потока электричества., например, электроинструменты или игрушки с дистанционным управлением. NiMH аккумуляторы обеспечивают стабильное и надежное питание., что делает их надежным выбором для такого оборудования.
Недостатки
1. NiMH аккумуляторы заряжаются медленнее, чем литий-ионные., и некоторые литий-ионные аккумуляторы также имеют функцию быстрой зарядки..
2. NiMH аккумуляторы обладают значительным эффектом памяти..
3. Вообще говоря, NiMH аккумуляторы более склонны к саморазряду., это означает, что они склонны терять заряд, даже когда не используются.. Конечно, ты можешь выбрать NiMH аккумуляторы с низким саморазрядом обойти этот недостаток.
4. NiMH аккумуляторы имеют меньший срок службы, чем литий-ионные.. Количество циклов зарядки/разрядки NiMH аккумуляторов обычно невелико., обычно в пределах 1000 циклы. Срок службы литий-ионных аккумуляторов обычно превышает 2000 циклы.
5. NiMH аккумуляторы имеют меньшую плотность энергии, чем литий-ионные.. Это означает, что литий-ионные аккумуляторы могут хранить больше энергии, чем NiMH аккумуляторы того же размера..
Преимущества и недостатки литий-ионных аккумуляторов
Преимущества
1. Литий-ионные аккумуляторы заряжаются быстрее, чем NiMH-аккумуляторы.. Пользователи могут быстро заряжать литий-ионные аккумуляторы, тем самым сокращая время простоя оборудования из-за зарядки.
2. По сравнению с NiMH аккумуляторами, литий-ионные аккумуляторы имеют меньшую скорость саморазряда. Такая низкая скорость саморазряда особенно полезна в тех случаях, когда аккумулятору необходимо сохранять заряд в течение длительного периода времени..
3. Литий-ионные аккумуляторы имеют более длительный срок службы, чем NiMH-аккумуляторы.. Это также означает меньшее количество замен батарей..
4. Одним из главных преимуществ литий-ионных аккумуляторов является их высокая плотность энергии.. Эти батареи могут хранить больше энергии на единицу объема или веса., что делает их компактным и легким вариантом для устройств, которым требуется портативность и длительная работа.. Такая высокая плотность энергии особенно подходит для таких приложений, как смартфоны., ноутбуки и электромобили, где вес и размер являются ключевыми факторами.
Недостатки
1. Стоимость литий-ионных аккумуляторов выше, чем у NiMH аккумуляторов.. Кобальт и литий — редкие элементы., и их использование в качестве сырья для литий-ионных аккумуляторов приводит к удорожанию аккумуляторов.. Процесс производства литий-ионных аккумуляторов обычно более сложен и дорог., что также увеличивает стоимость аккумулятора.
2. По сравнению с NiMH аккумуляторами, литий-ионные аккумуляторы более химически активны и менее стабильны.. Физический урон, высокие температуры или перезарядка могут повлиять на литий-ионные аккумуляторы, которые могут вызвать пожар или взрыв. Это требует более совершенных систем управления батареями и протоколов зарядки., а также особая осторожность при хранении, транспортировка и использование для обеспечения безопасной и эффективной работы литий-ионных аккумуляторов.. Конечно, эти дополнительные меры также приведут к росту цен на литий-ионные аккумуляторы..
Разница между литий-ионными и NiMH аккумуляторами
1. Плотность энергии
Литий-ионные аккумуляторы обычно имеют преимущество в плотности энергии по сравнению с NiMH-аккумуляторами..
Литий-ионные аккумуляторы могут достигать плотности энергии около 200 Втч/кг, в то время как NiMH батареи обычно имеют плотность энергии около 60-120 Втч/кг, это означает, что литий-ионные аккумуляторы могут хранить в два раза больше энергии, чем NiMH аккумуляторы того же размера и веса..
Более высокая плотность энергии литий-ионных аккумуляторов позволяет разрабатывать меньшие по размеру, более легкие аккумуляторы для таких устройств, как смартфоны, ноутбуки и дроны. Это особенно важно в приложениях, где вес и размер являются ключевыми факторами..
Кроме того, более высокая плотность энергии литий-ионных аккумуляторов означает, что литий-ионные аккумуляторы обеспечивают более длительное время автономной работы или время работы на одном заряде, чем NiMH аккумуляторы того же размера и веса.. Это главное преимущество для устройств, которые требуют длительного использования между зарядками..
Однако, Плотность энергии батареи будет варьироваться в зависимости от конкретного химического состава., процесс проектирования и производства, используемый разными производителями. Кроме того, такие факторы, как температура, шаблоны использования, Циклы зарядки/разрядки могут повлиять на общую производительность и емкость аккумуляторных батарей..
2. Производительность и эффективность
С точки зрения производительности и эффективности, как NiMH, так и литий-ионные аккумуляторы имеют свои уникальные характеристики и преимущества..
Литий-ионные батареи обычно имеют преимущество перед NiMH батареями, когда дело касается подачи энергии.. Литий-ионные аккумуляторы обеспечивают более высокую выходную мощность и поэтому больше подходят для приложений с высоким энергопотреблением, таких как электромобили и высокопроизводительная электроника.. Такая более высокая выходная мощность обусловлена химическими свойствами литий-ионных аккумуляторов., что позволяет быстрее, более эффективные скорости зарядки и разрядки.
NiMH аккумуляторы характеризуются большим током разряда.. Для приложений, требующих постоянного потока мощности, NiMH аккумуляторы – лучший выбор. NiMH аккумуляторы обеспечивают стабильное и надежное питание даже в условиях большой нагрузки., что может быть преимуществом в некоторых случаях использования.
С точки зрения эффективности, литий-ионные аккумуляторы в целом более эффективны, чем NiMH-аккумуляторы.. Эффективность преобразования энергии литий-ионных аккумуляторов обычно составляет около 90-95%, это означает, что большая часть энергии, хранящейся в аккумуляторе, может быть эффективно преобразована в полезную мощность для устройства.. В отличие, эффективность преобразования энергии NiMH аккумуляторов обычно составляет около 60-80%.
3. Расходы
NiMH аккумуляторы — более доступный вариант, чем литий-ионные.. Процесс производства NiMH аккумуляторов относительно прост и недорог..
Однако, Стоимость литий-ионных аккумуляторов в последние годы неуклонно снижается благодаря развитию производственных процессов и экономии за счет масштаба.. Ожидается, что разрыв в стоимости между NiMH и литий-ионными батареями еще больше сократится по мере распространения литий-ионной технологии и увеличения объемов производства..
4. Воздействие на окружающую среду
Сырье, используемое как в NiMH, так и в литий-ионных батареях, оказывает воздействие на окружающую среду как на стадии добычи, так и на стадии переработки.. Однако, воздействие производства NiMH аккумуляторов на окружающую среду обычно считается меньшим по сравнению с литий-ионными батареями.. Это связано с тем, что добыча и переработка NiMH, как правило, менее ресурсоемка и имеет меньший углеродный след..
Кроме того, как NiMH, так и литий-ионные аккумуляторы подлежат вторичной переработке., но процессы переработки и инфраструктура для этих двух технологий сильно различаются..
Обычно считается, что NiMH-аккумуляторы легче перерабатывать, поскольку материалы, используемые для изготовления NiMH-аккумуляторов, более широко доступны, а процесс переработки лучше разработан..
Переработка литий-ионных аккумуляторов становится еще более сложной задачей, с их сложной химией, требующей специализированных предприятий по переработке. Как развиваются литий-ионные аккумуляторы, правительства по всему миру внедряют новые правила и стимулы для развития технологий и масштабов индустрии переработки литий-ионных аккумуляторов.. Это подтолкнет аккумуляторную индустрию к более замкнутому и экологически чистому будущему..
5. Приложение
Литий-ионные аккумуляторы часто предпочтительнее для приложений, в которых приоритет отдается портативности., плотность энергии, и время выполнения. Их более высокая плотность энергии позволяет разрабатывать более мелкие и легкие аккумуляторные блоки., идеально подходит для компактных и легких устройств. Более длительное время автономной работы, обеспечиваемое литий-ионными батареями, также благоприятствует этим типам применений..
NiMH-аккумуляторы лучше подходят для применений, требующих сильного разряда или способных выдерживать немного более тяжелые и громоздкие аккумуляторные блоки.. Электроинструменты, игрушки с дистанционным управлением, и другие устройства, которым требуется стабильный источник питания, могут извлечь выгоду из способности NiMH аккумуляторов разряжать большие токи.. Кроме того, NiMH аккумуляторы являются более экономичным вариантом для применений, где цена является важным фактором..
С точки зрения безопасности, литий-ионные батареи требуют более сложных систем управления батареями и протоколов зарядки для предотвращения таких проблем, как перегрев., перезарядка и физическое повреждение. NiMH аккумуляторы, как правило, более безопасны и не требуют таких же сложных систем управления батареями..
Выбор подходящей батареи для ваших нужд
При выборе между NiMH и литий-ионными аккумуляторами, не существует универсального решения. Решение будет зависеть от конкретных потребностей и требований приложения или устройства, которое вы используете.. Мы надеемся, что содержание этой статьи было для вас полезным., и если у вас есть еще вопросы, Пожалуйста, не стесняйтесь обращаться к нам.