Η διαφορά μεταξύ υδριδίου νικελίου-μετάλλου, μπαταριών νικελίου-καδμίου και μπαταριών λιθίου

Μπαταρίες NiMH

Οι μπαταρίες νικελίου-υδριδίου μετάλλου αποτελούνται από ιόντα υδρογόνου και μεταλλικό νικέλιο.Έχουν 30% περισσότερο απόθεμα ισχύος από τις μπαταρίες νικελίου-καδμίου, ελαφρύτερες από τις μπαταρίες νικελίου-καδμίου και έχουν μεγαλύτερη διάρκεια ζωής.Είναι φιλικά προς το περιβάλλον και δεν έχουν αποτέλεσμα μνήμης.Το μειονέκτημα των μπαταριών νικελίου-υδριδίου μετάλλου είναι ότι η τιμή των μπαταριών νικελίου-καδμίου είναι πολύ πιο ακριβή και η απόδοση είναι χειρότερη από αυτή των μπαταριών λιθίου.

Μπαταρία ιόντων λιθίου

Μια μπαταρία υψηλής ενεργειακής πυκνότητας κατασκευασμένη απόμπαταρίες ιόντων λιθίου. Μπαταρία ιόντων λιθίουείναι επίσης ένα είδοςέξυπνη μπαταρία, μπορεί να συνεργαστεί με ειδικό πρωτότυπο έξυπνο φορτιστή για να επιτύχει τον συντομότερο χρόνο φόρτισης, τον μεγαλύτερο κύκλο ζωής και τη μεγαλύτερη χωρητικότητα.Μπαταρία ιόντων λιθίουαυτή τη στιγμή είναι η καλύτερη μπαταρία.Σε σύγκριση με τις μπαταρίες νικελίου-καδμίου και τις μπαταρίες νικελίου-υδρογόνου του ίδιου μεγέθους, έχει το μεγαλύτερο απόθεμα ισχύος, το μικρότερο βάρος, τη μεγαλύτερη διάρκεια ζωής, τον μικρότερο χρόνο φόρτισης και δεν έχει αποτέλεσμα μνήμης.

Υπάρχουν δύο κύριοι τύποι επαναφορτιζόμενων μπαταριών: οι μπαταρίες μολύβδου-οξέος και οι αλκαλικές μπαταρίες.Οι μπαταρίες νικελίου-καδμίου (NiCd), υδριδίου νικελίου-μετάλλου (NiMH) και ιόντων λιθίου (Li-Ion) που χρησιμοποιούνται αυτήν τη στιγμή είναι όλες αλκαλικές μπαταρίες.

Το θετικό υλικό πλάκας μπαταρίας NiMH είναι NiOOH, το αρνητικό υλικό πλάκας είναι κράμα απορρόφησης υδρογόνου.Ο ηλεκτρολύτης είναι συνήθως υδατικό διάλυμα ΚΟΗ 30% και προστίθεται μικρή ποσότητα NiOH.Το διάφραγμα είναι κατασκευασμένο από πορώδες βινυλένιο μη υφαντό ύφασμα ή νάιλον μη υφαντό ύφασμα.Υπάρχουν δύο τύποι μπαταριών NiMH: κυλινδρικές και τετράγωνες.

Οι μπαταρίες NiMH έχουν καλά χαρακτηριστικά εκφόρτισης χαμηλής θερμοκρασίας.Ακόμη και σε θερμοκρασία περιβάλλοντος -20°C, χρησιμοποιώντας μεγάλο ρεύμα (με ρυθμό εκφόρτισης 1 C) για την εκφόρτιση, η εκφορτιζόμενη ηλεκτρική ενέργεια μπορεί να φτάσει περισσότερο από το 85% της ονομαστικής χωρητικότητας.Ωστόσο, όταν οι μπαταρίες NiMH βρίσκονται σε υψηλή θερμοκρασία (πάνω από +40°C), η χωρητικότητα αποθήκευσης θα μειωθεί κατά 5-10%.Η απώλεια χωρητικότητας που προκαλείται από την αυτοεκφόρτιση (όσο υψηλότερη είναι η θερμοκρασία, τόσο μεγαλύτερος είναι ο ρυθμός αυτοεκφόρτισης) είναι αναστρέψιμη και η μέγιστη χωρητικότητα μπορεί να αποκατασταθεί σε μερικούς κύκλους φόρτισης-εκφόρτισης.Η τάση ανοιχτού κυκλώματος της μπαταρίας NiMH είναι 1,2 V, η οποία είναι ίδια με την μπαταρία NiCd.

Η διαδικασία φόρτισης των μπαταριών NiCd/NiMH είναι πολύ παρόμοια, απαιτώντας συνεχή φόρτιση ρεύματος.Η διαφορά μεταξύ των δύο είναι κυρίως στη μέθοδο ανίχνευσης τερματισμού γρήγορης φόρτισης για την αποφυγή υπερφόρτισης της μπαταρίας.Ο φορτιστής εκτελεί φόρτιση σταθερού ρεύματος στην μπαταρία και ταυτόχρονα ανιχνεύει την τάση της μπαταρίας και άλλες παραμέτρους.Όταν η τάση της μπαταρίας αυξάνεται αργά και φτάσει σε μια τιμή αιχμής, η γρήγορη φόρτιση της μπαταρίας NiMH τερματίζεται, ενώ για την μπαταρία NiCd, η γρήγορη φόρτιση τερματίζεται όταν η τάση της μπαταρίας πέσει κατά -△V για πρώτη φορά.Προκειμένου να αποφευχθεί η ζημιά στην μπαταρία, η γρήγορη φόρτιση δεν μπορεί να ξεκινήσει όταν η θερμοκρασία της μπαταρίας είναι πολύ χαμηλή.Όταν η θερμοκρασία της μπαταρίας Tmin είναι χαμηλότερη από 10°C, η λειτουργία φόρτισης σταγόνας θα πρέπει να αλλάξει.Μόλις η θερμοκρασία της μπαταρίας φτάσει την καθορισμένη τιμή, η φόρτιση πρέπει να σταματήσει αμέσως.

Μπαταρίες νικελίου-καδμίου

Το ενεργό υλικό στη θετική πλάκα της μπαταρίας NiCd μπαταρίας νικελίου-καδμίου αποτελείται από σκόνη οξειδίου του νικελίου και σκόνη γραφίτη.Ο γραφίτης δεν συμμετέχει σε χημικές αντιδράσεις και η κύρια λειτουργία του είναι η ενίσχυση της αγωγιμότητας.Το ενεργό υλικό στην αρνητική πλάκα αποτελείται από σκόνη οξειδίου του καδμίου και σκόνη οξειδίου σιδήρου.Η λειτουργία της σκόνης οξειδίου του σιδήρου είναι να κάνει τη σκόνη οξειδίου του καδμίου να έχει μεγαλύτερη διαχυσιμότητα, να αποτρέπει τη συσσωμάτωση και να αυξάνει την χωρητικότητα της πλάκας του ηλεκτροδίου.Τα ενεργά υλικά τυλίγονται αντίστοιχα σε διάτρητες χαλύβδινες λωρίδες, οι οποίες γίνονται οι θετικές και αρνητικές πλάκες της μπαταρίας αφού διαμορφωθούν με πίεση.Οι πολικές πλάκες διαχωρίζονται με ανθεκτικές στα αλκάλια μονωτικές ράβδους από σκληρό καουτσούκ ή διάτρητες κυματοειδείς σανίδες από πολυβινυλοχλωρίδιο.Ο ηλεκτρολύτης είναι συνήθως διάλυμα υδροξειδίου του καλίου.Σε σύγκριση με άλλες μπαταρίες, ο ρυθμός αυτοεκφόρτισης των μπαταριών NiCd (δηλαδή ο ρυθμός με τον οποίο η μπαταρία χάνει τη φόρτιση όταν δεν χρησιμοποιείται) είναι μέτρια.Κατά τη χρήση των μπαταριών NiCd, εάν δεν είναι πλήρως αποφορτισμένες, θα επαναφορτιστούν και την επόμενη φορά που θα αποφορτιστούν, δεν θα μπορούν να αποφορτίσουν όλη τους την ισχύ.Για παράδειγμα, εάν αποφορτιστεί το 80% της μπαταρίας και στη συνέχεια φορτιστεί πλήρως, η μπαταρία μπορεί να αποφορτίσει μόνο το 80% της μπαταρίας.Αυτό είναι το λεγόμενο φαινόμενο μνήμης.Φυσικά, αρκετοί πλήρεις κύκλοι εκφόρτισης/φόρτισης θα επαναφέρουν την μπαταρία NiCd στην κανονική λειτουργία.Λόγω του φαινομένου μνήμης των μπαταριών NiCd, εάν δεν είναι πλήρως αποφορτισμένες, κάθε μπαταρία θα πρέπει να αποφορτιστεί κάτω από 1 V πριν τη φόρτιση.