Nickel-Cadmium-Batterien gegen Lithium-Ionen-Batterien

Elektrochemische Analyse von Nickel-Cadmium-Batterien und Lithium-Ionen-Batterien

Ihre durchschnittliche Nickel-Cadmium-Batterie (NiCad) verwendet Cadmium für den negativen Anschluss, Nickeloxyhydroxid für den positiven Anschluss und wässriges Kaliumhydroxid als Elektrolyt.

Eine Lithium-Ionen-Batterie (Li-Ionen-Batterie) verwendet Graphit als negativen Anschluss, Lithiumoxid als positiven Anschluss und ein Lithiumsalz als Elektrolyten. Lithiumionen bewegen sich bei jeder Entladung von der negativen zur positiven Elektrode und beim Laden wieder zurück.

Während Nickel-Cadmium-Batterien Verbrauchsmaterialien sind, die ihre Gegenstücke ersetzen müssen, sind die Lithium-Ionen-Batterien wiederaufladbar und leiden nicht unter dem gleichen Speicherverlust oder der gleichen Entladung wie Nickel-Cadmium-Batterien. Sie erfordern insgesamt weniger Wartung und sind umweltfreundlicher.

Umweltauswirkungen einer Nickel-Cadmium-Batterie und einer Lithium-Ionen-Batterie

Nickel-Cadmium-Batterien enthalten typischerweise zwischen 6% (industriebatterien) und 18% (Verbraucherbatterien) Cadmium, ein sehr giftiges Schwermetall, das bei der Batterieentsorgung immer besondere Sorgfalt erfordert. Es gilt als giftiger Abfall und ist umweltgefährdend. Dies macht Nickel-Cadmium-Batterien sehr verbrauchbar und muss ständig ausgetauscht und ordnungsgemäß entsorgt werden. Nickel-Cadmium-Batterien leiden leider immer unter einem „Memory-Effekt“. Die Batterie merkt sich den Punkt in ihrem Ladezyklus, an dem der Ladevorgang begann. Während der nachfolgenden Verwendung fällt die Spannung an diesem Punkt ab, als ob sie entladen worden wäre. Dies ist offensichtlich ein Hauptnachteil für die langfristige Verwendung.

Die Komponenten von Lithium-Ionen-Batterien sind umweltfreundlich, da Lithium kein gefährlicher Abfall ist. Die Batterien sind wartungsarm, umweltfreundlicher und umweltfreundlicher. Lithium-Ionen-Batterien haben eine geringe bis keine Selbstentladung, so dass sie monatelang ohne Ladungsverlust unberührt gelagert werden können, wo dies bei Nickel-Cadmium-Batterien nicht der Fall ist. Lithium-Ionen-Batterien unterscheiden sich von Nickel-Cadmium-Batterien dadurch, dass sie wartungsarm sind und überhaupt nicht unter dem „Memory-Effekt“ leiden. Ganz zu schweigen davon, dass sie einen größeren Temperaturbereich tolerieren als ihre Gegenstücke zu Nickel-Cadmium-Batterien.

Anwendungsvergleich von Nickel-Cadmium-Batterie und Lithium-Ionen-Batterie

Nickel-Cadmium-Batterien sind größere Verbrauchsmaterialien, die mit einer begrenzten Lebensdauer ausgetauscht werden müssen, und sie leiden unter Gedächtnisverlust und Entladung. Sie haben eine geringe Energiedichte und versagen mit größerer Wahrscheinlichkeit und sind viel umweltschädlicher als Lithium-Ionen-Batterien. Sie gelten als gefährlicher Abfall und erfordern eine teurere Entsorgungsmethode. Physikalisch sind sie schwerer und größer als Lithium-Ionen-Batterien. Andere Probleme, die auftreten können, sind ein Spannungsabfall oder der Effekt eines trägen Akkus, bei dem der Akku anzeigt, dass er vollständig aufgeladen ist. Nach einem kurzen Gebrauch wird er jedoch schnell entladen, wodurch der Akku ziemlich unbrauchbar wird und normalerweise aufgrund von Überladung und Rückladung auftritt Aufgrund von Benutzerfehlern können sich im Laufe der Zeit potenziell gefährliche Wasserstoffgase und schließlich Dendriten entwickeln. Es handelt sich um dünne leitende Kristalle, die sich in Nickel-Cadmium-Batterien bilden und die Separatormembran zwischen den Elektroden durchdringen und interne Kurzschlüsse und vorzeitiges Versagen des Nickels verursachen können Cadmium-Batterie, all dies kann eine verkürzte Batterielebensdauer eines frühen und vollständigen Ausfalls der Batterie bedeuten.

Lithium-Ionen-Batterien sind physikalisch kleiner und leichter als Nickel-Cadmium-Batterien und können in einer größeren Vielfalt von Formen und Größen gefunden werden, um den Anforderungen des angetriebenen Objekts gerecht zu werden, ganz zu schweigen von einer längeren Lebensdauer, hohen Energiedichten und mehr Speicherkapazität. Sie sind sicherer für die Umwelt und haben weniger Auswirkungen auf die Umwelt als Nickel-Cadmium-Batterien, während sie bei einem größeren Temperaturbereich effizient arbeiten als die entsprechenden Nickel-Cadmium-Batterien. Lithium-Ionen-Batterien laufen bei voller Ladung zwei bis drei Mal länger als Nickel-Cadmium-Batterien und werden in etwa der Hälfte der Zeit aufgeladen. Der einzige bemerkenswerte Nachteil des lithium-ionen-akkus besteht darin, dass er in Konstruktion und Platzierung zerbrechlich sein kann und häufig eine Schutzschaltung erfordert, um einen sicheren Betrieb und eine lange Lebensdauer ohne Wartung zu gewährleisten.

Obwohl Lithium-Ionen-Batterien mehr kosten können als Nickel-Cadmium-Batterien, ist es offensichtlich, warum die Vorteile von Lithium-Ionen-Batterien die Vorteile von Nickel-Cadmium-Batterien erheblich überwiegen. Sie sind rundum leistungsstärker, halten länger bei geringeren Wartungskosten und sind umweltfreundlich die richtige Wahl. Immer mehr unserer Technologien werden auf bessere und hellere Lithium-Ionen-Batterien umgestellt, und Nickel-Cadmium-Batterien werden ausgemustert. Schnurlose Werkzeuge sind ein Beispiel dafür, dass dies bei immer mehr Produkten der Fall ist. Sie sind heute die beliebteste Batteriewahl in der gesamten Unterhaltungselektronik und weisen ein starkes Wachstum in Bereichen wie Luft- und Raumfahrtanwendungen, neuen verbesserten Elektrofahrzeugen und einer Vielzahl von militärischen Anwendungen auf. Lithium-Ionen-Batterien sind das am schnellsten wachsende Batteriesystem, und es ist nicht schwer zu verstehen, warum.