Les batteries au lithium-ion et au nickel-cadmium sont deux classes populaires d'alimentations autonomes. Chacun d'eux a certaines limites de la meilleure application, et les défaillances des utilisateurs sont souvent associées à l'ignorance des caractéristiques de ces batteries. Avec de nombreuses caractéristiques similaires, les batteries Li-Ion et NiCd diffèrent par leur composition chimique, leur impact environnemental, leur utilisation et leur coût.
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Qu'est-ce que les batteries Li-Ion et Ni-Cd ont en commun
Les formes et certains paramètres de ces classes de batteries sont déterminés par GOST 26692-85. En particulier. Cette norme définit pour les deux types:
- Dimensions hors tout
- Procédure d'acceptation et d'essai.
- Conditions pour une utilisation sûre.
- Intégralité de la livraison.
- Étiquetage, emballage et transport aux consommateurs.
- Liste d'instructions pour un fonctionnement sûr.
- Garanties du fabricant.
Important! Étant donné que les applications des batteries de ce type sont en constante expansion, GOST R IEC 61426-1-2014 a récemment été introduit et appliqué, qui stipule les exigences générales pour les batteries utilisées comme sources d'énergie renouvelables (par exemple, dans le photovoltaïque).
Les gammes de capacités de batterie sont également courantes: les deux peuvent être produites avec des indicateurs de 1,2 à 3,6 Ah · ou plus. Une propriété commune peut également être appelée l'efficacité des cycles de charge / décharge, qui, selon le fabricant particulier, se situe dans la plage de 70 à 90%.
Différences entre les batteries Li-Ion et Ni-Cd
Comparons les caractéristiques suivantes: l'essence des procédés électrochimiques, l'impact environnemental, le coût, les caractéristiques de fonctionnement et de productivité, ainsi que l'application pratique.
Batterie au nickel-cadmium utilise le cadmium comme anode (borne négative), l'oxyhydroxyde de nickel comme cathode (borne positive) et l'hydroxyde de potassium aqueux comme électrolyte.
Batterie au lithium-ion utilise du graphite comme anode, de l'oxyde de lithium pour une cathode et du sel de lithium comme électrolyte. Les ions lithium se déplacent de l'électrode négative vers le positif pendant la décharge et dans le sens opposé lors de la charge.
| Le titre | Alimentations Li-ion | Alimentations Ni-Cd |
|---|---|---|
| La tension | 3,6 / 3,7 V | 1,2 V |
| Nombre de cycles de service | Jusqu'à 1200 | Jusqu'à 2000 |
| Efficacité de charge / décharge | 80…90 % | 70…90 % |
| Dépendance à la température de l'intensité du processus d'autodécharge (par mois) | Jusqu'à 8% à 21 ° C Jusqu'à 15% à 40 ° C Jusqu'à 31% à 60 ° C | Jusqu'à 10% |
| Densité énergétique | 250 ... 620 W h / l | 50 ... 150 W h / l |
| Élimination | Déchets peu dangereux | Déchets dangereux |
Les batteries Ni-Cd contiennent de 6% (pour les sources industrielles) à 18% (pour les batteries grand public) de cadmium, qui est un métal lourd toxique, et nécessite donc une attention particulière lors du retrait et de l'élimination d'une batterie usagée. Ces déchets sont considérés comme dangereux pour l'environnement. Dans le même temps, tous les composants des batteries lithium-ion sont respectueux de l'environnement, car le lithium n'est pas un métal toxique.
En termes de coût, une batterie lithium-ion est environ 40% plus chère que le nickel-cadmium. Cela s'explique par des coûts de production importants pour fournir un circuit de protection supplémentaire qui contrôle les paramètres de tension, de courant et de puissance.
Que le lithium-ion est meilleur que le nickel-cadmium
Le plus gros inconvénient des batteries nickel-cadmium est leur adhérence à ce que l'on appelle «l'effet mémoire» lorsqu'elles sont déchargées et rechargées plusieurs fois au même état de capacité.La batterie «se souvient» du point du cycle de charge auquel la recharge a commencé et, lors d'une utilisation ultérieure, la tension à ce point chute soudainement, comme si la batterie était déchargée.
Cependant, la capacité de la batterie ne diminue que légèrement. Certains types d'appareils électroniques sont spécialement conçus pour résister à une telle sous-tension pendant assez longtemps - de sorte que la tension revient à la normale. Cependant, certains appareils et gadgets sont éteints pendant cette période, la batterie semble donc "morte" plus tôt que d'habitude.
Un effet similaire, appelé dépression du stress, est le résultat d'une recharge répétée. Dans ce cas, la batterie est complètement chargée, mais se décharge rapidement après une courte période de fonctionnement.
Un autre problème est l'effet de «charge inverse», qui se produit en raison d'une erreur de l'utilisateur, ou lorsqu'une batterie de plusieurs cellules est complètement déchargée. La charge inversée raccourcit la durée de vie de la batterie. Un sous-produit de la charge inversée est l'hydrogène gazeux, qui est dangereux.
Fait intéressant: la charge inverse se produit avec l'utilisation irrégulière de sources d'alimentation au nickel-cadmium. Ensuite, des dendrites se forment et se propagent dans les batteries - de minces cristaux conducteurs qui peuvent pénétrer à travers la membrane de séparation entre les électrodes. Cela entraîne un court-circuit interne et une défaillance prématurée de la batterie.
Les batteries lithium-ion, en revanche, ne nécessitent pas un niveau de service élevé. Ils peuvent être rechargés avant d'être complètement déchargés (sans formation d '«effet mémoire») et fonctionner dans une plage de température plus large. Par rapport au Ni-Cd, l'autodécharge dans une solution lithium-ion représente moins de la moitié de la capacité totale, ce qui augmente la durée de vie d'une telle batterie. Par conséquent, une batterie lithium-ion peut être stockée pendant plusieurs mois sans perte de charge.
Que la batterie au nickel-cadmium est meilleure que la batterie Li-ion
Les batteries NiCd peuvent être assemblées en batteries ou utilisées séparément. Ces piles sont petites et minuscules, elles peuvent donc être utilisées dans la vie quotidienne, par exemple, dans les lampes de poche, les appareils électroniques portables, les appareils photo et les caméscopes, ainsi que dans les jouets. Pour les petites tailles, les batteries au nickel-cadmium fournissent mieux des courants pulsés élevés avec une résistance interne relativement faible, ce qui en fait le choix préféré pour les modèles contrôlés à distance d'avions, de bateaux, de voitures, pour les outils électriques sans fil, ainsi que pour fournir des flashes lorsque la durée de vie et la valeur de la capacité en mah ne joue pas un rôle particulier.
Les grandes batteries Ni-Cd sont utilisées pour les démarreurs pneumatiques, les véhicules électriques et comme sources d'alimentation de secours.
Important! Un inconvénient notable d'une batterie lithium-ion est sa fragilité. Par conséquent, pour assurer un fonctionnement sûr, une telle batterie nécessite un circuit de protection spécial.
Le circuit de protection est conçu pour limiter la tension de crête pendant la charge de la batterie ou de la batterie. Il élimine la possibilité de sous-tension, qui peut être observée lorsque la source d'alimentation est déchargée. Pour éviter des températures extrêmes et améliorer la sécurité des applications, la température à l'intérieur de l'enceinte est également contrôlée. Tout cela augmente le coût et augmente la taille de la batterie lithium-ion.
Compte tenu des qualités telles que la densité énergétique élevée, le manque d'effet mémoire et la perte de charge lente, les batteries lithium-ion sont principalement utilisées à des fins militaires dans la technologie aérospatiale, ainsi que les sources d'alimentation pour les véhicules électriques modernes (où le poids et les dimensions sont importants) .
Quel est le meilleur: Li-Ion ou Ni-Cd
Il est impossible de répondre sans équivoque à cette question et ce n'est pas nécessaire. Chaque type de batterie a sa propre application rationnelle.Une batterie Ni-Cd est moins chère et a un nombre important de cycles de charge / décharge (ce qui, cependant, ne devrait pas être fait souvent!). La batterie Li-Ion se caractérise par sa taille compacte, sa durée de vie prolongée et l'absence d'un «effet mémoire»; elle peut fonctionner dans une plage de températures plus large.
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