Чем отличаются литий ионные от никель кадмиевых

Никель-кадмиевые аккумуляторы или литий-ионные — что выбрать?

Здравствуйте! В этой статье я расскажу, что лучше выбрать — никель-кадмиевые аккумуляторы или литий-ионные.

При выборе аккумуляторного инструмента всегда приходиться думать, с каким типом батарей его купить — литий-ионными (Li-ion) или никель-кадмиевыми (Ni-Cd). Многие уже наслышаны о плюсах литий-иона, тем более, что и в сотовом телефоне у каждого стоит именно он. Но не все так просто. В этой статье я расскажу, в чем здесь разница.

Различие между литий-ионным и никель-кадмиевым аккумуляторами

Здесь я буду говорить о разнице в эксплуатационных свойствах Li-ion и Ni-Cd.

Итак, главным отличием литий-ионных батарей от никель-кадмиевых является то, что первые не имеют эффекта памяти, а вторые, соответственно, имеют.

Что такое эффект памяти? Это очень неприятное свойство никель-кадмия, заключается которое в следующем. Если вы поставите его на зарядку и, не дав полностью зарядиться, снимите, то он запоминает ту набранную емкость, до которой успел зарядиться, и при следующих зарядках, сколько его не держи, зарядится только до той отметки, которую запомнил при первой неполной зарядке. Отсюда и название — эффект памяти.

Также верно и обратное — если поставить такой аккумулятор заряжаться, не дав ему полностью разрядиться, то он запоминает отметку, до которой ему дали разрядится и в дальнейшем, достигая ее, разряжаться не будет, и соответственно техника работать от него не сможет.

И вот всех этих «радостей» лишен литий-ионный аккумулятор. Поэтому многие, покупая аккумуляторный инструмент, стремятся приобрести его с таким питающим элементом именно из-за отсутствия у него эффекта памяти.

Вторым преимуществом литий-ионника перед никель-кадмиевым является то, что он практически не теряет своего заряда, если просто лежит без дела. Даже пролежав два года без дела, потеря составит не более 20%. Этим не может похвастаться никель-кадмий, который теряет весь свой заряд за полгода простоя. А если пролежит без дела целый год, то может высадиться в ноль и потом совсем не сможет зарядиться. Поэтому раз в полгода его нужно вставлять в зарядное устройство и полностью зарядить. Ну, если вы, конечно, хотите, чтобы он служил у вас долго.

И вроде бы всё указывает на то, что нужно брать аппараты с литий-ионом. Однако следует сказать, что стоимость их значительно больше. Поэтому многие предпочтут сэкономить, и купить технику с никель-кадмием, посчитав, что можно и поуделять немного больше внимания процессу зарядки, чем платить лишние немалые деньги. Тем более, что срок эксплуатации у обоих типов примерно одинаков (конечно, если правильно эксплуатировать никель-кадмий).

Но самым существенным недостатком литий-ионок является невозможность их длительной эксплуатации при минусовых температурах. Некоторые наверное замечали, как у них на сотовом телефоне, пролежавшем долго на холоде, отметка уровня заряда падала книзу, либо аппарат совсем выключался. Но затем, при переносе телефона в тепло, тот снова показывал полный заряд. Это как раз проявление этого неприятного свойства.

Если в случае с телефоном такая неприятность простительна, так как его итак обычно держат в кармане, где его греет тепло вашего тела, то вот с аккумуляторным инструментом, которым нужно трудиться на улице, когда за бортом холодно, такое свойство просто не позволит выполнить задуманное дело. Даже поставленная на холоде в зарядное устройство литий-ионная батарея не показывает признаков жизни и абсолютно не заряжается.

Стоит, правда, заметить, что у разных моделей нижняя температурная отметка, при которой ток перестает отдаваться, отличается. Есть такие, которые перестают работать при -5, а есть и те, которые выдерживают и -15 градусов.

И вот в этом случае понадобятся никель-кадмиевые батареи, которые и при минус двадцати могут держать свою емкость, пусть и не на 100%. Но поработать с ними получится в любом случае.

Вывод

Таким образом, при всех плюсах литий-иона, всегда нужно помнить, что есть условия, когда без никель-кадмиевых аккумуляторов не обойтись. Поэтому покупайте первый вариант, если вы точно знаете, что не будете трудиться в отрицательных (да и положительных близких к нулю) температурах, либо работа в таких условиях будет кратковременной и рядом есть теплое помещение, так как заморочек с их эксплуатацией действительно меньше. Однако на холоде без никель-кадмиевого аккумулятора не обойтись.

Обновление информации. Статья писалась в 2015 году. На момент 2018 года она уже не особо актуальна. Во-первых, литий-ионные аккумуляторы значительно подешевели с тех пор. Во-вторых, на холоде они себя сейчас тоже чувствуют довольно уверенно. Поэтому все производители инструмента на сегодня стали выпускать аккумуляторную технику только с литий-ионными батареями. В продаже еще можно встретить и технику с батареями на основе никеля и кадмия, однако их все меньше и меньше, так как свою актуальность они потеряли.

На этом заканчиваю! Спасибо за внимание! Читайте и другие статьи на моем сайте и до новых встреч!

Какие аккумуляторы лучше для шуруповёрта: ni cd или li ion

Разные АКБ имеют разные характеристики: продолжительность работы, эффективность, продуктивность инструмента и тому подобное. Перед тем, как решить проблему с вопросом «Какие аккумуляторы лучше: ni cd или li ion для шуруповерта?», подробно разберем каждый вид батарейных блоков.

Виды накопителей

Чаще всего в электрошуруповертах установлен аккумулятор никель кадмиевый или литий ионный. Существует также Ни-Мг накопители, которые имеют свои достоинства.

Однако в шуруповерты никель-металлгидридные АКБ устанавливают редко, потому что при зарядке происходит слишком быстрый нагрев электролитов. Это также сильно заметно при беспрерывной работе с инструментом.

Преимущества никель-металлгидридных батареек

Если не учитывать склонность к сильному нагреву, Ни-Мг АКБ имеют следующие достоинства:

• наносят меньший ущерб для природы;
• меньший эффект памяти, чем у других.

Однако они не в состоянии конкурировать с Ни-Кд и Ни-Ли батарейками. Следовательно, не рекомендуется батарейки использовать из-за низкой эффективности.

Преимущества никель-кадмиевых акб

Люди осуждают кадмиевые накопительные батарейки из-за того, что они более старые. Однако, невзирая на многочисленное осуждение, эти блоки имеют высокие показатели. Например, они более емкие, при работе нагреваются не так сильно, как те же никель металлгидридные аккумуляторные элементы.

Происходит это благодаря теплопоглощающим реакциям, которые происходят внутри аккумулятора. Теплопоглощающая реакция — поглощение выделяемого тепла внутри какого-нибудь элемента. Такие реакция не выпускают нагрев за пределы рабочей смеси.

Если выбирать аккумуляторный элемент для электрошуруповерта, опираясь на его практичность и продуктивность, то Ni-Cd гораздо лучше Ni-Mh. На текущий момент они являются наиболее распространенным типом АКБ не только для электрошуруповертов либо дрелей, но и других предметов бытовой техники.

Преимущества Ни-Кд АКБ:

1. Более низкий шанс перегрева элементов блока.
2. Они не перегорят и не испортятся в короткий срок, в противоположность Ни-Мг.
3. Оснащены прочным и надежным корпусом из металла, который предоставляет хорошую герметичность конструкции.
4. Устойчивы к различным нежелательным химическим реакциям.
5. Устойчивы к отрицательным температурам. Функционируют даже при -35°С.
6. При верной эксплуатации АКБ работают около 7-11 лет.
7. Адекватная стоимость. Li Ion накопительные батареи стоят намного больше.

Прежде всего запомните, что батареям из никеля не страшен полный разряд элементов. Следовательно, при работе разряжайте накопительный блок до самого конца.

После разрядки можно поставить аккумуляторную батарею на зарядку, ведь она не потеряет свою ёмкость.

Хранить аккумуляторы рекомендуется в разряженном состоянии, потому что обратимая потеря ёмкости, либо так называемый «эффект памяти», будет менее выражен.

При хранении подзаряжать АКБ не надо. Обратимая потеря ёмкости не является сильной угрозой для батареи. Чтобы снизить ущерб от “эффекта памяти”, рекомендуется несколько раз полностью зарядить и разрядить АКБ. Эти манипуляции помогут снизить обратимую потерю ёмкости.

Преимущества литий-ионных аккумуляторных батарей

Если сравнивать с никель-кадмиевыми батареями, Li Ion тип АКБ был изобретен относительно недавно — в 90-х годах 20-го века. В начале этот тип аккумуляторов был опасен из-за высокого риска разрыва. Это было из-за недоработок в техническом плане.

На текущий момент большинство литий-ионных аккумуляторов оснащено специальными датчиками для слежения за нагревом элементов и уровнем заряда.

Какими достоинствами обладают Ли Ион АКБ? Сравнивая их с никель-кадмиевыми и никель-металлгидридными АКБ, можно подметить, что обладают следующими достоинствами:

1. Возможность использования на протяжении более долгого времени благодаря высокой ёмкости.
2. Отсутствие обратимой потери ёмкости (так заявляет 99% производителей и продавцов Li Ion АКБ).
3. Аккумуляторный блок из лития имеет гораздо меньший вес при такой же ёмкости, чем кадмиевая АКБ.

Аккумуляторные батареи из лития имеют ряд недостатков. Например, они более чувствительные даже к самым маленьким скачкам напряжения во время подзарядки.

В противоположность кадмиевым, литий-ионные более чувствительные к низкой температуре, особенно при выходе из теплого помещения на улицу в мороз.

Конечно, любой вид АКБ в той или иной мере чувствителен к резким переменам температуры, но знающие мастера утверждают, что литий-ионные — самые прихотливые.

Литий-ионные батареи быстрее теряют заявленную ёмкость, если они долго не эксплуатируются. Срок их эксплуатации составляет не более двух или двух с половиной лет.

Какие аккумуляторы лучше Ni Cd или Li Ion для шуруповерта

Оба вида аккумуляторных элементов хороши. Однако выбор типа батарейного блока зависит от цели эксплуатации.

Основное отличие литий ионных аккумуляторов (Ли Ион) от никель кадмиевых (Ни Кд) — это количество циклов оборота. У Li Ion их 1500, а у кадмиевых — 500.

На первых взгляд кажется, что Li Ion намного лучше, ведь кол-во циклов больше в 3 раза. Однако это не так. При выборе аккумуляторной батареи опирайтесь на то, что износ кадмиевых батарей зависит от используемых циклов. А срок Li Ion батарей — от их возраста.

Кадмиевые используются на протяжении 7-11 лет, а Li Ion уже через 5 не будут работать, независимо от того пользовались ими или нет. Поэтому не рекомендуется покупать несколько литиевых блоков “на будущее”. Они все придут в неисправное состояние.

Никель-кадмиевые АКБ в свою очередь проживут намного дольше, если их правильно хранить. Это правило работает даже в том случае, когда шуруповерт с Ни Кд батареей не использовали целый год.

Напротив, если б/e шуруповерт оснащен никель-кадмиевой батареей, то он сохраняет до 55-60% своего заряда. Даже если он не использовался.

Если вы используете электрошуруповерт или дрель не очень часто, то Li Ion аккумуляторы скорее всего умрут «от старости». Следовательно, если вы не профессиональный мастер, который пользуется шуруповертом ежедневно, то покупать Li Ion аккумулятор не имеет смысла.

Лучше всего для бытовой эксплуатации подходят кадмиевые АКБ. Они служат долго независимо от того, сколько пролежали без работы. Никель-кадмиевые аккумуляторные батареи хранятся в ящике до тех пор, пока не потеряют свои 500 циклов оборота заряда элементов.

Литий нуждается в постоянной зарядке, потому что основное условия его хранения — минимум 60% энергии. Если не подзаряжать литий регулярно, то он с высокой вероятностью разрушится раньше срока даже при правильном хранении.

Вывод

Какие аккумуляторы подходят лучше для шуруповерта? Если эксплуатация шуруповерта происходит раз-два в год, то более подходящие будут никель-кадмиевые АКБ. Если инструмент используется каждый день на протяжении нескольких часов, то предпочитать рекомендуется литий-ионные аккумуляторные блоки.

АКБ отслужат положенное количество циклов и «отмоют» потраченные на них деньги. Не покупайте литий, если он не будет использоваться часто. Это деньги впустую.

Однако, если инструмент используется при условиях отрицательной температуры, то рекомендуется использовать кадмиевую батарею.

Литий-ионный или никель кадмиевый (Li-Ion или NiCd)

Вне зависимости от того, пользуетесь ли вы смартфонами, ноутбуками, электроинструментами или даже просто покупаете пальчиковые батарейки в пульт своего телевизора, наверняка вам на глаза попадали буквенные обозначения аккумуляторов.

Таких, как Li-Ion (литий-ионные), NiCd (никель-кадмиевые), NiMH (никель-металлогидридные). Давайте попробуем разобраться, чем одни отличаются от других, какие лучше и что же это вообще за обозначения.

Стоит ли говорить, как остро стояла проблема автономного питания для людей с тех пор, как было изобретено электричество. И только в начале XIX века появился первый химический источник электрической энергии в виде гальванических элементов.

С тех пор изобретатели ломали головы над увеличением ёмкости, уменьшением размера источников, снижением вредности для человека и окружающей среды, возможностью перезарядки т.д. и т.п.

И вот, преодолев путь в несколько десятков лет, современные радиоэлектронные устройства (видеокамеры, ноутбуки, телевизоры, мобильные телефоны и многое другое), работают теперь с одним из вышеуказанных аккумуляторов, самыми молодыми и активно набирающими обороты производства и продажи, конечно же, являются литий-ионные источники.

Итак, в чем же их различия?

Начну с глобального. В пересчете на единицу электроёмкости источника тока, самой низкой «удельной» стоимостью обладают никель-кадмиевые аккумуляторы, которые дешевле никель-металлогидридных в 2 раза, которые в свою очередь дешевле литий-ионных также в 2 раза.

Однако, невзирая на низкую стоимость, обладают двумя существенными недостатками: габаритами и массой (сравнительно, они, как правило, имеют больший объем и массу) и высокой токсичностью кадмия при утилизации.

Также имеются существенные отличия по внутреннему сопротивлению. Когда, как у NiCd и NiMH это значение довольно низкое (менее 0.1 ОМ для элементов типоразмера АА), позволяя получить значительный разрядный ток, внутреннее сопротивление Li-Ion элементов на порядок выше, накладывая ограничения на использование их с устройствами большого потребления тока.

Имеется важное отличие в режиме быстрой зарядки (около 15 минут для никель-кадмиевых, примерно час для металлогидридных и около 2 часов для литий-ионных). Также дополнительным преимуществом металлогидридных элементов перед литий-ионными является пониженный порог значения энергоёмкости.

Например, при проведении 300 циклов перезарядки (с соблюдением правил эксплуатации), у металлогидридных элементов не происходило потерь (снижения энергоёмкости), в то время, как у литий-ионных элементов значение снижается на 20%.

Ну и последнее, тоже довольно важное отличие. Это, помимо глобальных, существенный недостаток, называемый эффектом памяти у NiCd-элементов, который проявляется в частичной потере энергоёмкости аккумулятора, если его заряжать до полного разряда.

Он запоминает точку начала очередного цикла подзарядки и при разрядке отдаст только полученную за время последней подзарядки энергоёмкость ( устраняется несколькими циклами полной зарядки-разрядки). Данный недостаток в меньшей степени проявляется и у NiMH-элементов.

Пожалуй, это основные отличия представленных обозначений аккумуляторов. Согласно собранной и изложенной информации, отбросив из финального сравнения NiCd элементы, ввиду их токсичности при утилизации и габаритов, остаётся выбирать между:

• экологически чистыми металлогидридными элементами, более дешевыми, с низкими внутренним сопротивлением и стоимостью, а также отсутствием потерь при значительном количестве перезарядок, но с недостатком в виде эффекта памяти и жестким требованиям к зарядному току,

• и литий-ионными со всеми его достоинствами в виде отсутствия эффекта памяти, высокой ёмкости, при незначительных размера и низкий уровень саморазрядка и недостатками в виде высокой стоимостью, сокращением времени работы при снижении температуры окружающей среды и ограниченный срок службы (чем больше циклов перезарядки, тем меньше вам прослужит данный тип аккумулятора).

Li-Ion или Ni-Cd Аккумуляторы

Литий-ионные и никель-кадмиевые аккумуляторы – два популярных класса автономных источников питания. Каждый из них имеет определённые границы наилучшего применения, и неудачи пользователей часто связаны с незнанием особенностей работы таких батарей. При многих сходных характеристиках батареи Li-Ion и NiCd отличаются своим химическим составом, воздействием на окружающую среду, применением и стоимостью.

Что общего у Li-Ion и Ni-Cd аккумуляторов

Формы и некоторые параметры данных классов батареек определяются ГОСТ 26692-85. В частности. данный стандарт устанавливает для обоих видов:

1. Габаритные размеры.
2. Порядок приёмки и испытания.
3. Условия безопасного применения.
4. Комплектность поставки.
5. Маркировку, упаковку и транспортировку потребителям.
6. Перечень указаний по безопасной эксплуатации.
7. Гарантии производителя.

Важно! Поскольку области применения батарей указанного типа постоянно расширяются, то в последнее время введён и применяется ГОСТ Р МЭК 61426-1-2014, в котором оговариваются общие требования к аккумуляторам, используемым в качестве возобновляемых энергоисточников (например, в фотоэнергетике).

Общими являются также диапазоны ёмкостей батареек: и те, и другие могут производиться с показателями от 1,2 до 3,6 А·ч и более. Общим свойством можно назвать и эффективность циклов зарядки/разрядки, которая, в зависимости от конкретного производителя, находится в пределах 70…90%.

Различия между Li-Ion и Ni-Cd батареями

Сопоставим следующие характеристики: сущность электрохимических процессов, воздействие на окружающую среду, стоимость, особенности эксплуатации и производительность, а также практическое применение.

Никель-кадмиевая батарея использует кадмий в качестве анода (отрицательный вывод), оксигидроксид никеля в качестве катода (положительный вывод) и водный гидроксид калия в качестве электролита.

Литий-ионная АКБ использует графит в качестве анода, оксид лития для катода и литиевую соль в качестве электролита. Ионы лития движутся от отрицательного электрода к положительному во время разряда, и в обратном направлении — при зарядке.

Батареи Ni-Cd содержат от 6% (для промышленных источников) до 18% (для потребительских батарей) кадмия, который является токсичным тяжёлым металлом, и поэтому требует особой осторожности при удалении и утилизации использованной батарейки. Такие отходы считаются экологически опасными. В то же время все компоненты литий-ионных аккумуляторов являются безопасными для окружающей среды, поскольку литий не является токсичным металлом.

С точки зрения стоимости литий-ионная батарея стоит примерно на 40 % дороже никель-кадмиевой. Это объясняется существенными производственными затратами на обеспечение дополнительной схемы защиты, которая контролирует параметры напряжения, тока и мощности.

Li-Ion 3.6v

Чем литий-ионный лучше никель-кадмиевого

Самый большой недостаток никель-кадмиевых батарей – их приверженность так называемому «эффекту памяти», когда они разряжаются и перезаряжаются до одного и того же состояния ёмкости несколько раз. Батарея «запоминает» точку в цикле зарядки, в которой началась перезарядка, и во время последующего использования напряжение в этой точке внезапно падает, как если бы батарея разрядилась.

Вместе с тем ёмкость аккумулятора фактически снижается лишь незначительно. Некоторые виды электронных устройств специально разработаны для того, чтобы выдерживать такие пониженные напряжения достаточно долго — чтобы напряжение возвращалось в нормальное состояние. Однако некоторые приборы и гаджеты в этот период отключаются, поэтому батарея кажется «мёртвой» раньше обычного.

Подобный эффект, называемый депрессией напряжения, является результатом многократной перезарядки. В этом случае батарея полностью заряжается, но быстро разряжается после короткого периода работы.

Другой проблемой является эффект «обратной зарядки», который возникает из-за ошибки пользователя, либо когда батарея из нескольких элементов полностью разряжена. Реверсивная зарядка приводит к сокращению срока службы АКБ. Побочным продуктом обратной зарядки является газообразный водород, который является опасным.

Интересный факт: обратная зарядка случается при нерегулярном применении никель-кадмиевых источников питания. Тогда в батареях образуются и распространяются дендриты — тонкие проводящие кристаллы, которые могут проникать через разделительную мембрану между электродами. Это приводит к внутреннему короткому замыканию и преждевременному отказу батареи.

Литиево-ионные аккумуляторы, напротив, не требуют высокого уровня обслуживания. Они могут быть перезаряжены до того, как полностью разрядятся (без формирования «эффекта памяти») и работают в более широком температурном диапазоне. По сравнению с Ni-Cd саморазряд в литий-ионном растворе составляет менее половины от общей ёмкости, что повышает срок службы такого аккумулятора. Поэтому литиево-ионную батарею можно хранить в течение нескольких месяцев без потери заряда.

Чем Никель Кадмиевый АКБ лучше Литий Ионного

Батареи NiCd могут быть собраны в батарейные блоки или использоваться отдельно. Такие батарейки являются маленькими и миниатюрными, поэтому их возможно применять в быту, например, в фонариках, портативной электронике, фото- и видеокамерах, а также в игрушках. При малых размерах никель-кадмиевые батарейки лучше обеспечивают высокие импульсные токи с относительно низким внутренним сопротивлением, что делает их предпочтительным выбором для дистанционно управляемых электрически управляемых моделей самолетов, лодок, автомобилей, для беспроводных электроинструментов, а также для питания фотовспышек, когда длительность срока службы и значение ёмкости в mah особой роли не играют.

Большие Ni-Cd АКБ используются для воздушных стартеров, электромобилей и в качестве источников резервной мощности.

Важно! Заметным недостатком литий-ионной батареи считается её хрупкость. Поэтому для обеспечения безопасной работы такой аккумулятор нуждается в специальной цепи защиты.

Схема защиты рассчитана на ограничение значений пикового напряжение в период зарядки аккумулятора или батарейки. Она исключает возможность пониженного напряжения, которое может наблюдаться при разрядке источника питания. Для предотвращения экстремальных температур и повышения безопасности применения температура внутри корпуса также контролируется. Всё это увеличивает стоимость и повышает габариты литий-ионной АКБ.

Учитывая такие качества, как высокая плотность энергии, отсутствие эффекта памяти и медленная потеря заряда, литий-ионные батареи находят преимущественное применение для военных целей, в аэрокосмической технике, а также как источники питания современных электромобилей (там, где значение имеют малый вес и размеры).

Что лучше: Li-Ion или Ni-Cd

Однозначно на это вопрос ответить невозможно, да и не нужно. Каждый тип аккумуляторов имеет свои рациональные области применения. Ni-Cd батарея дешевле и характеризуется значительным числом циклов зарядки/разрядки (которые, однако, не должны производиться часто!). Li-Ion батарея отличается компактностью размеров, увеличенным временем автономной работы, отсутствием «эффекта памяти», может работать в более широком температурном диапазоне.

Остались вопросы? Задайте их в комментариях!