Vergleich von NiMh- und Li-Ionen-Batterien

Sind NiMh-Akkus und Li-Ionen-Akkus gleich?

NiMH-Batterien

Die Nickel-Metall-Hybridbatterie (NiMh) ist eine Form von wiederaufladbaren Batterien. Es hat eine chemische Reaktion an der positiven Elektrode, ähnlich der chemischen Reaktion, die in der Nickel-Cadmium-Zelle stattfindet. Der Unterschied tritt bei der negativen Elektrode auf, da die NiMh-Batterie anstelle von Cadmium eine wasserstoffabsorbierende Legierung verwendet. Eine Nickel-Metall-Hybridbatterie hat die zwei- bis dreifache Kapazität einer äquivalenten Nickel-Cadmium-Batterie derselben Größe. Es hat eine Energiedichte, die nahe an der Energiedichte einer Lithium-Ionen-Batterie liegt.

NiMH-Batterien werden häufig in Hybridautos verwendet. Eine Umfrage aus dem Jahr 2008 ergab, dass weltweit über zwei Millionen Hybridautos mit NiMh-Batterien hergestellt wurden.

In einigen Regionen der Welt wie der Europäischen Union haben die NiMh-Batterien die Nickel-Cadmium-Batterien in ihren Anwendungen ersetzt.

In Japan waren rund 22% aller tragbaren Akkus, die 2010 verkauft wurden, NiMh-Akkus. Dieser Prozentsatz ist jedoch aufgrund der schnellen technologischen Fortschritte auf dem Gebiet der Li-Ionen-Batterien zurückgegangen.

Li-Ionen-Batterien

Lithium-Ionen-Batterien werden für fast alle elektronischen Geräte und elektronischen Fahrzeuge verwendet. Lithium-Ionen-Batterien sind zwar teurer als herkömmliche Alkalibatterien, haben jedoch eine viel längere Lebensdauer.

Lithium-Ionen-Batterien werden aus sogenannten Zellen hergestellt. Jede Zelle davon besteht aus drei Komponenten; eine positive Elektrode, eine negative Elektrode und eine chemische Komponente, die als Elektrolyt zwischen der positiven und der negativen Elektrode bezeichnet wird.

Die positive Elektrode in der Zelle besteht aus Lithium-Kobalt-Oxid. Die negative Elektrode besteht aus Graphit. Die Elektrolyte sind wie Oxide und Sulfide. Der Elektrolyt muss eine lange Haltbarkeit haben und eine hohe Mobilität für Lithiumionen bieten. Der Elektrolyt kann flüssig, polymer und fest sein.

Lithium-Ionen-Batterien haben den gleichen Arbeitsmechanismus. Wenn die Batterie geladen wird, gibt das Lithium-Kobaltoxid "die positive Elektrode" einen Teil seiner Lithiumionen ab, diese Ionen bewegen sich durch den Elektrolyten zur negativen Elektrode "dem Graphit" und sinken dort ab. Die Batterie speichert während dieses Vorgangs Energie. Nach dem Ladevorgang und während des Entladens; Die Lithium-Ionen wandern wieder über den Elektrolyten von der negativen zur positiven Elektrode zurück, was wiederum Energie erzeugt, die das Gerät antreibt, an das die Batterie angeschlossen ist.

Können Sie ein NiMh-Ladegerät für Li-Ionen-Akkus verwenden?

Obwohl Li-Ionen-Batterien und NiMh-Batterien zwei wiederaufladbare Batterien sind, die in ähnlichen Anwendungen verwendet werden, haben sie völlig unterschiedliche chemische Eigenschaften. Li-Ionen-Akkus liefern fast bis zu dreimal mehr Strom als NiMh-Akkus. Die Li-Ionen-Batterien können auch mit höheren Spannungen betrieben werden als die NiMh-Batterien. NiMh-Batterien sind jedoch bei Überladung aufgrund des Fehlens des reaktiven Lithium-Elements sicherer als Li-Ionen-Batterien.

Sowohl der Li-Ionen- als auch der NiMh-Akku erfordern hochentwickelte Ladegeräte. Beide haben jedoch unterschiedliche Ladephilosophien. Die Li-Ionen-Akkus verfügen über einen inneren Schaltkreis, der die Laderate überwacht und den Strom abschaltet, wenn ein Problem erkannt wird. Es gibt zwei identische Li-Ionen-Akkus, weshalb Li-Ionen-Ladegeräte eine Vielzahl variabler Spannungen bieten, die die Änderung in jedem Akku akkumulieren können.

NiMH-Ladegeräten fehlen die Sicherheitsfunktionen, die für Li-Ionen-Akkus erforderlich sind. Aus diesem Grund unterscheiden sich die Ladegeräte der NiMh-Akkus von denen der Li-Ionen-Akkus.

Das Laden von Li-Ionen-Akkus mit NiMh-Ladegeräten ist äußerst gefährlich.

Eigenschaften von NiMh- und Li-Ionen-Batterien

NiMH-Batterien

NiMH-Akkus haben eine geringere Kapazität als Li-Ionen-Akkus. Sie haben keinen Memory-Effekt. Sie haben eine Betriebstemperatur zwischen -5 und 95 Grad Fahrenheit. Sie haben Lebenszyklen von ungefähr 500 bis 800 Zyklen. Die NiMH-Akkus sind insbesondere bei Überhitzung und Überladung sicherer als die Li-Ionen-Akkus.

Die NiMH-Batterien sind umweltfreundlicher als die Nickel-Cadmium-Batterien.

Li-Ionen-Batterien

Im Gegensatz zu herkömmlichen Batterien verfügen Lithium-Ionen-Batterien über integrierte elektronische Steuerungen. Diese Steuerungen regeln das Laden und Entladen der Batterien. Diese Steuerungen verhindern eine Überladung und Überhitzung, die in einigen Fällen zur Explosion von Lithium-Ionen-Batterien führen kann.

Während des Lade- und Entladevorgangs in den Lithium-Ionen-Batterien fließen Elektronen in die entgegengesetzte Richtung der Bewegung der Ionen um den äußeren Stromkreis. Es ist wichtig zu beachten, dass Elektronen nicht durch den Elektrolyten selbst fließen. Der Elektrolyt ist effektiv eine isolierende Barriere und beeinflusst die Bewegung der Elektronen nicht.

Ionenbewegung im gesamten Elektrolyten und Elektronen, die sich in entgegengesetzter Richtung um den externen Stromkreis bewegen, sind zwei miteinander verbundene Prozesse. Wenn eine dieser Bewegungen stoppt, stoppt auch die andere. Wenn die Batterie vollständig entladen ist und sich keine Ionen mehr durch den Elektrolyten bewegen, bewegen sich die Elektronen gleichzeitig nicht mehr durch den äußeren Stromkreis. Aus diesem Grund verlieren Sie die Stromversorgung Ihres Geräts.

Die Entladung erfolgt mit hoher Geschwindigkeit, wenn das mit dem lithium-ionen-akku betriebene Gerät eingeschaltet ist. Die Entladung erfolgt jedoch auch dann, wenn das Gerät ausgeschaltet ist. Das ist ein Nachteil für die Lithium-Ionen-Batterien.