Nickel-Eisen-Batterie gegen Lithium-Ionen-Energie, Schutz ...

Nickel-Eisen- (NiFe) und Lithium-Ionen- (Li-Ion) Batterietechnologien sind die beiden weltweit am häufigsten verwendeten wiederaufladbaren Batterietechnologien. Sie sind in den meisten Geräten der Unterhaltungselektronik wie Mobiltelefonen und Laptops enthalten. Sie haben jedoch einige Eigenschaften, die sie voneinander trennen.

Die Chemie verstehen

Nickel-Eisen-Batterie

Das NiFe hat Nickel III-Oxidhydroxid in den positiven Platten. Die Negativplatten enthalten dagegen Ionen. Der Elektrolyt besteht aus Kaliumhydroxid. Die Batterien haben aktive Materialien, die mit vernickelten Stahlrohren zusammengehalten werden. Manchmal werden auch perforierte Taschen verwendet, um die Materialien zusammenzuhalten.

Einer der Hauptvorteile von Nickel-Eisen-Batterien ist die Toleranz gegenüber Missbrauch. Sie sind sehr robust und können Über- und Überentladungen besser standhalten als andere Batterietechnologien. Bei guter Behandlung können die Batterien bis zu 20 Jahre halten.

Sie haben eine geringe Löslichkeit der Reaktanten im Elektrolyten. Dies gibt ihnen die Fähigkeit, häufiges Radfahren zu überleben.

Ihre Zellen laden und entladen sich sehr langsam. Dies wird durch die langsame Bildung von Ionenkristallen beeinflusst, die jedoch die Elektrolyte erhalten. Dies schränkt jedoch die Leistung bei hohen Raten ein.

Sie haben jedoch eine sehr geringe spezifische Energie, eine schlechte Ladungsretention und sind teuer in der Herstellung. Aus diesem Grund haben andere wiederaufladbare Batterien wie Li-Ion sie überholt.

litium-ionen-batterie

Li-Ion-Batterien oder einfach LIB sind eine Gruppe von wiederaufladbaren Batterien, die in Verbrauchergeräten üblich sind. Sie werden durch ihre hohe Energiedichte ergänzt. Sie enthalten Lithiumionen, die sich beim Entladen von der Anode zur Kathode und beim Laden von der Kathode zur Anode bewegen.

Der größte Vorteil von LIBs ist die hohe Speicherkapazität. Sie können bis zu 159 Wattstunden pro kg tragen. Abgesehen davon halten sie die Ladung besser als NiFes.

Sie müssen LIBs nicht vollständig entladen. Dies liegt daran, dass sie keinen Ladungsspeicher haben, was sich auf viele Batteriechemien auswirkt. Aus diesem Grund können sie mehr Lade- / Ladezyklen bewältigen.

Sie haben aber auch einige Nachteile. Zum Beispiel beginnen sie sich zu verschlechtern, sobald sie das Werk verlassen. Selbst im Regal verlieren sie immer noch eine Ladung. Sie können ab Herstellungsdatum nur etwa zwei oder drei Jahre halten, verglichen mit NiFe, das bis zu 20 Jahre dauern kann. Abgesehen davon sind sie sehr empfindlich gegenüber hohen Temperaturen und können bei vollständiger Entladung beschädigt werden.

Energiespeicher-Nickel-Eisen-Batterie vs. Lithium-Ionen

Sowohl Nickel-Eisen- als auch Lithium-Ionen-Batterien sind Speicherbatterien. Sie haben jedoch unterschiedliche Kapazitäten und Speicherfähigkeiten.

Nickel-Eisen-Batterien

Diese Batterie wurde 1900 von Thomas Edison auf den Markt gebracht. Es gab mehrere Entwicklungen, die sich auf höhere Energie und bessere Leistung konzentrierten. Sie haben eine Leerlaufspannung von 1,4V. Die Entladespannung beträgt ca. 1,2 V.

Sie haben eine Energiedichte von 20 bis 45 Wattstunden pro kg. Dies spiegelt sich in einer Dichte von 65 bis 90 Watt pro kg und Lebenszyklen von 2000 bis 5000 wider. Sie haben lange Lebensdauerseigenschaften und werden deshalb manchmal für Traktionszwecke verwendet.

Trotzdem haben sie ihren Markt inzwischen abgetreten. Die Hauptgründe dafür sind ihre Herstellungskosten. Sie haben eine niedrige spezifische Energie und eine sehr schlechte Ladungsretention.

Hauptmerkmale:

Energie pro Gewicht

30-50 Wattstunde / kg

Energie pro Größe

30 Wattstunde / l

Kraft / Gewicht

100 Watt / kg

Ladeeffizienz 65%

Entladungseffizienz

Energie- / Verbraucherpreis 85%

1,5–6,6 Wh / US $

Die Batterien haben eine Selbstentladungsrate von 10 bis 15% pro Monat. Abgesehen davon kann ihre Lebensdauer bis zu 100 Jahre betragen. Die wiederholte Tiefenentladung verkürzt die Lebensdauer nicht wesentlich.

Die nominelle Zellenspannung beträgt 1,2V. Wie oben erwähnt, zerstört die Tiefenentladung die Batterien nicht.

NiFe-Batterien werden in vielen Speichersystemen verwendet, da sie Missbrauch aushalten können. Und da sie jahrelang halten können, geben sie den Wert Ihrer Investition zurück.

Li-Ionen-Batterien

Moderne Energiespeichersysteme setzen immer mehr auf LIBs. Einer der Hauptgründe dafür ist ihre hohe Kapazität. Sie können mehr Strom speichern als Nickel-Eisen-Batterien.

Die Batterien wurden erstmals in den 1970er Jahren diskutiert. Aber es war nicht bis 1991, dass sie kommerziell veröffentlicht wurden. Seitdem sind sie bei vielen Benutzern elektronischer Geräte zu einem Favoriten geworden.

Sie werden am meisten für Batterie-Energiespeichersysteme bevorzugt. Da diese Systeme schnell auf Entladeanrufe reagieren müssen, machen es Li-Ion-Akkus einfach.

Spezifikation

Spezifische Energie 100-265 Wattstunde / kg

Energiedichte 250-693 Wattstunden / l

Spezifische Leistung / Gewicht

250 - 340 Watt / kg

Ladeeffizienz 80%

Entladungseffizienz

Energie- / Verbraucherpreis 90%

3,6 Wattstunde / US $

LIBs haben eine niedrige Entladungsrate von 0,35% bis 2,5% pro Monat. Dies hängt vom Ladezustand ab. Abgesehen davon geben sie eine Zyklusdauer von 400 - 1200 Zyklen.

Schutz von Nickel-Eisen-Batterie und Lithium-Ionen

Bei Lithium-Ionen-Batterien gab es mehrere Sicherheitsprobleme. Obwohl sie mächtig sind, besteht eines der Probleme darin, dass sie leicht explodieren und ein Feuer verursachen können. Aufgrund der Instabilität von Lithiummetallen verwenden moderne Batterien Lithiumionen.

Lithiumionen sind sicherer, sofern Sie die Anweisungen des Benutzers ordnungsgemäß befolgen. Bestimmte Dinge beeinflussen sie. Zum Beispiel sind sie sehr reaktiv gegenüber hohen Temperaturen. Abgesehen davon wirken sich Tiefenentladung und Überladung auf ihre Kapazität aus. Stellen Sie daher sicher, dass Sie sie von solchen Dingen und physischen Schäden fernhalten.

NiFes sind viel einfacher zu handhaben. Sie können Missbrauch standhalten. Außerdem sind sie von einer tiefen Entladung nicht sehr betroffen. Sie müssen sie jedoch immer noch in gutem Zustand halten, um Ihnen für einen langen Zeitraum dienen zu können.

Anwendungen von Nickel-Eisen-Batterien und Lithium-Ionen

Sowohl Lithium-Ionen- als auch Nickel-Eisen-Batterien werden verwendet in:

· Tragbare Geräte. Dazu gehören Telefone, Laptops, Tablets, Digitalkameras, Taschenlampen und viele andere.

· Elektrowerkzeuge. Auch Werkzeuge wie Akku-Bohrer, Schleifmaschinen und Sägen hängen von diesen Batterien ab.

· Elektroauto. Es gibt heute eine zunehmende Anzahl von Elektrofahrzeugen auf dem Markt. Mit diesen Batterien sind Elektroautos, Hybridfahrzeuge, E-Bikes, Roller, Rollstühle und viele andere ähnliche Geräte ausgestattet.

Nickelionenbatterien sind heute im Vergleich zu LIBs nicht sehr beliebt. Es gibt jedoch einige Züge, zum Beispiel in den USA, die sie noch benutzen. LIBs hingegen erfreuen sich immer größerer Beliebtheit. Sie werden in fast jedem elektronischen Gerät verwendet.

Letzter Gedanke

Die steigende Nachfrage nach Batterieleistung hat zur Produktion und Einführung von Lithium-Ionen-Batterien auf der ganzen Welt geführt. Verschiedene Hersteller entwickeln bessere Produkte in Bezug auf die Leistung. NiFe-akkus sind teuer in der Herstellung und nicht so leistungsstark, weshalb sie nicht sehr beliebt sind. Da sie jedoch viel länger halten, werden sie in vielen High-End-Geräten verwendet. Unter dem Strich sind beide Batterien je nach Anwendung großartig.