Nickel Cadmium vs Lithiumbatterien-Zusammensetzung, Chemie ...

Nickel-Cadmium- und lithium-batterien sind die beiden Hauptakteure in der Batteriechemie. Heute haben sie die Leistung und Versorgung mit erneuerbaren Energien verbessert.

Wenn es jedoch um den Kauf geht, fragen Sie sich vielleicht, welches das beste ist. So großartig beide Technologien sind, es gibt Vorlieben, und das ist das Wichtigste. In diesem Handbuch werden diese Batterietypen erörtert und verglichen. Aber vorher das Wichtigste zuerst:

Was sind Nickel-Cadmium-Batterien?

Wenn Sie einen Computer, eine Bohrmaschine, einen Camcorder oder ein anderes kleines elektronisches Gerät haben, das Batterien verwendet, öffnen Sie die Batterietasche und prüfen Sie, welcher Batterietyp verwendet wird. Sie werden wahrscheinlich eine Nickel-Cadmium-Batterie im Inneren finden. Sie werden in Geräten verwendet, für deren Betrieb sogar Strom benötigt wird.

Nickel-Cadmium wird als NiCd oder NiCad abgekürzt und verwendet eine Elektrode aus Oxidhydroxid und metallischem Cadmium. Sie haben auch einen alkalischen Elektrolyten aus Kaliumhydroxid.

Der NiCad-Akku wurde 1899 von Waldemar Junger erfunden. Es wurde im selben Jahr patentiert und seitdem haben die Batterien die Welt der erneuerbaren Energien verändert. Das Beste daran ist, dass sie wiederaufladbar sind.

Was sind Lithiumbatterien?

Lithiumbatterien gelten als die Zukunft der Batterieindustrie. Sie unterscheiden sich von anderen Chemikalien, weil sie die höchste Energiedichte aufweisen und niedrige Kosten pro Zyklus bieten.

Lithiumbatterien sind ein Überbegriff für verschiedene andere chemische Verfahren. Es gibt ungefähr sechs Haupttypen von Lithiumbatterien mit jeweils einzigartigen Vor- und Nachteilen.

Der vorherrschende Typ ist das Lithium-Ionen-Phosphat, das in Anwendungen für erneuerbare Energien verwendet wird. Aufgrund ihrer Sicherheit, hohen thermischen Stabilität, hohen Stromstärke, langen Lebensdauer und Missbrauchstoleranz wurden die Batterien als die besten ausgezeichnet.

Trotzdem sind Lithiumbatterien vorteilhafter als andere Batterietechnologien.

Zusammenfassend ist dies eine Familie von wiederaufladbaren Batterien. Sie verwenden Lithiumionen, die sich während der Entladung von der negativen zur positiven Elektrode bewegen. Beim Laden passiert das Gegenteil. Einer der Hauptvorteile ist ihre Fähigkeit, länger zu halten. Sie sind teurer, geben aber definitiv den Wert Ihres Geldes zurück.

Zusammensetzung der Lithiumbatterie und Nickel-Cadmium

Lithiumbatterien

Die Lithiumtechnologie hat sich in den letzten 20 Jahren drastisch weiterentwickelt. Dies ist hauptsächlich auf die steigende Nachfrage nach höherer Energiedichte, Energie pro Volumen, längerem Lebenszyklus sowie Zuverlässigkeit zurückzuführen. Daher enthalten mehr batteriebetriebene Geräte weltweit Lithiumbatterien.

· Lithium-Metall-Batterien. Dies sind Primärzellen, die größtenteils nicht wiederaufladbar sind. Sie bestehen aus metallischem Lithium. Sie tragen eine hohe Ladungsdichte und bieten im Vergleich zu anderen nicht wiederaufladbaren Batterien eine bessere Leistung. Das Üblichste

Die am häufigsten verwendeten Lithiumbatterien haben die Anode aus metallischem Lithium und die Kathode aus Mangandioxid. Sie enthalten auch ein Lithiumsalz in einem organischen Lösungsmittel.

· Lithium-Ionen-Batterien. Sie werden als Sekundärbatterien bezeichnet und sind wiederaufladbar. Sie enthalten Lithiumionen, die sich während des Entladens bzw. Ladens von der negativen Elektrode zum positiven und zum Schraubstock bewegen. Die Anode besteht normalerweise aus Kohlenstoff, während die Kathode aus einem Metalloxid besteht (es kann Nickel, Mangan oder Kobalt sein.

Der Elektrolyt besteht üblicherweise aus einer Mischung organischer Lösungsmittel (wie Ethylencarbonat, Dimethylcarbonat oder Diethylcarbonat).

· lithium-polymer-batterien. Dies ist der jüngste Fortschritt bei Lithiumbatterien. Abkürzung als LiPo, LiP oder LiPol; Sie bestehen aus einem Elektrolyten, der in einem Polymeradditiv plastifiziert oder geliert ist. Dies ist der einzige Unterschied zwischen Li-Ionen. Aber sie haben die gleiche Versammlung.

Nickel-Cadmium-Batterien

Cadmiumbatterien enthalten vier Hauptelemente:

· Die Anode. Dieses besteht aus einem Netz mit Cadmiumbeschichtung.

· Kathode. Dies ist ein Netz mit Vernickelung

· Separator. Dies ist der Teil, der sicherstellt, dass kein Kontakt zwischen der Kathode und der Anode besteht.

· Elektrolyt. Sie transportieren während der Entladung Ionen von der Anode zur Kathode und während des Ladens von der Kathode zur Anode. Es könnte Kaliumhydroxid oder Natriumhydroxid sein.

Das positiv aktive Material besteht aus Nickelhydroxid, wenn die Batterie entladen wird. Das Negative ist in diesem Zustand Cadmiumhydroxid. Sie wandeln sich während des Ladevorgangs in Nickeloxid OH und Cadmium um und produzieren gleichzeitig etwas Wasser.

Halten Lithiumbatterien länger als Nickel-Cadmium?

Die einfachste Antwort lautet ja. Einer der Hauptvorteile von Lithiumbatterien, insbesondere von LiPo, im Vergleich zu Cadmiumbatterien besteht darin, dass sie viel länger halten. Es wurden wesentliche Verbesserungen vorgenommen, um dies sicherzustellen.

Abgesehen davon sind beispielsweise Li-Ion-Batterien wartungsarme Batterien. Sie können aufgeladen werden, ohne dass ein Memory-Effekt entsteht.

Dies bringt uns zum größten Rückschlag bei NiCad-Batterien. Sie leiden unter einem sogenannten "Memory-Effekt". Wenn sie mehrmals im gleichen Zustand aufgeladen und entladen werden, merken sich die Batterien diesen Punkt als Ladezyklus. Es wird davon ausgegangen, dass der Ladevorgang dort beginnt und endet, wodurch die Spannung plötzlich abfallen kann, als wäre sie entladen worden.

Ein ähnlicher Effekt tritt bei Spannungsabfall (Lazy-Battery-Effekt) auf, der auf eine Überladung zurückzuführen ist. In einfachen Worten, NiCad-Akkus sind schwer zu warten und haben nicht so viel Kapazität, und Lebenszyklen sind li-ionen-akkus.

Chemische Analyse von Nickel-Cadmium- und Lithiumbatterien

Das NiCad-Batteriesystem enthält dieselbe Kathode wie das Nickel-Ionen-System. Die Anode besteht jedoch aus Cadmium. Sie haben eine maximale Zellenspannung von 1,3 V während des Ladevorgangs und durchschnittlich 1,2 Zellen V. Die folgenden Gleichungen fassen das Laden und Entladen zusammen.

Während des Ladevorgangs

An der Kathode:

2NiOOH + 2H2O + 2e - ⇒ 2NiOH2 + 2OH - E ° = 0,49 V.

An der Anode:

Cd + 2OH - ⇒ 2CdOH2 + 2e - E ° =. - 0,81 V.

Die Gesamtreaktion:

2NiOOH + Cd + 2H2O ⇔ 2NiOH2 + CdOH2E ° = 1,3 V

Lithiumbatterien

Während der Entladung binden sich die Elektronen und Li + -Ionen an die Anode. Dies führt zum Abbau von Kohlenstoff-Lithium-Bindungen. Diese positiven Ionen passieren den Elektrolyten und den Separator, um sich mit negativ geladenen Kobaltoxidionen zu verbinden. Das Ergebnis ist ein lithiumkobaltoxid. Ihre Batterie stirbt, wenn alle abgebauten Elektronen und Lithium zur Kathode gelangen.

Letzter Gedanke

Beide Batteriechemien sind großartig. Es ist jedoch wichtig, Ihre Bedürfnisse zu berücksichtigen, wenn Sie Ihre Wahl treffen. Denken Sie an Ihre Sicherheit sowie an die Leistung Ihrer Geräte.