Какой аккумулятор лучше: литиевый или никелевый?

  • 27.02.2023 г.
  • 3735 просмотров.

Для автономной работы беспроводного электроинструмента и других портативных устройств нужны аккумуляторы. Именно от их способности накапливать, хранить и отдавать энергию зависит, насколько удобным и эффективным будет использование аккумуляторной техники. От выбора АКБ напрямую зависят рабочие параметры инструмента или другого энергозависимого оборудования.

Сегодня массово распространены Li-ion аккумуляторы. Огромную популярность им обеспечила способность накапливать большой объем энергии при компактных размерах и легком весе. Конечно, это не единственное преимущество литий-ионных элементов. Тем не менее, им не удалось полностью вытеснить никелевые аккумуляторы. В продаже все еще встречаются и никель-металлгидридные, и даже никель-кадмиевые элементы.

Аккумулятор NiCd 1.2 вольт, 4/5SC, 1,2 Ач, 10CТак какие АКБ лучше, литиевые или никелевые? Чтобы обоснованно ответить на этот вопрос, рассмотрим подробно технические характеристики, достоинства и слабые стороны аккумуляторов каждого типа.

Никель-кадмиевые АКБ

Изобретенные в далеком 1899 году, Ni-Cd аккумуляторы упрямо не хотят становиться историей. Несмотря на весомые недостатки, они пытаются конкурировать с более современными аналогами за счет своим сильных качеств.

Плюсы

Минусы

Надежность. Устойчивость к высоким токовым нагрузкам при зарядке и работе. Стабильная токоотдача в течение всего рабочего цикла.

Токсичность кадмия и сложности с его утилизацией.

Срок службы 6–7 лет и более, ресурс около 1000 циклов с сохранением 70–80% восстанавливаемой емкости.

Большой вес и размеры.

Способность работать в сложных условиях, в температурном диапазоне от -40 до +60 °С.

Ощутимый эффект памяти (снижение доступной емкости из-за неполного разряда перед зарядкой) – чтобы избежать его, АКБ необходимо разряжать и заряжать полностью.

Низкая цена.

Значительный саморазряд.

Возможность быстрой зарядки.

После длительного хранения – необходимость выполнения 5 тренировочных циклов заряд-разряд для восстановления рабочих параметров.

Аккумулятор NiMh 1.2 вольт, SC, 1,5 АчНикель-металлгидридные АКБ

В 1990 году на смену Ni-Cd пришла никель-металлгидридная технология. Напряжение у никелевых элементов обоих подвидов равно 1,2 В. Важнейшими преимуществами Ni-MH моделей стали: повышенная практически на 30% емкость (порядка 150 Вт·ч/дм³) и нетоксичный состав без тяжелых металлов.

Плюсы

Минусы

Отсутствие в составе токсичного кадмия – меньше проблем при изготовлении и утилизации благодаря использованию сплавов Ni с редкоземельными металлами.

Чувствительность к глубоким разрядам – в отличие от Ni-Cd моделей, аккумуляторы Ni-MH нежелательно разряжать ниже 20%, а хранить их нужно в заряженном состоянии. При глубоком разряде в их структуре происходят необратимые изменения, и восстанавливаемая емкость заметно уменьшается.

Увеличенная втрое энергоемкость (по сравнению с Ni-Cd моделями аналогичных размеров).

Снижение рабочих характеристик при температуре ниже –10 °С.

Меньшие размеры и вес – при той же емкости.

Ресурс до 500 циклов.

Менее выраженный эффект памяти.

Саморазряд 1% за сутки.

Более высокая цена.

Стабильное напряжение разряда.

Меньшая устойчивость к токовым нагрузкам. Длительное восполнение заряда.

Возможность подзарядки при неполном разряде – если с момента последней эксплуатации прошло менее 3 дней.

Склонность нагреваться при работе – для защиты от перегрева Ni-MH элементы имеют температурные реле и предохранители.

Аккумулятор LG 21700 M50T Li-ion 3,7 Вольт 5000 мА*ч

Литий-ионные аккумуляторы

Со времени появления в 1991 году Li-ion аккумуляторы уверенно заняли лидерские позиции и не намерены их сдавать. У большинства пользователей уже давно не возникает сомнений, какой аккумулятор лучше, литиевый или никелевый? Литий-ионные АКБ на практике ежедневно демонстрируют свои преимущества. И хотя они также не лишены недостатков, огромный перевес достоинств делает их абсолютными лидерами.

Плюсы

Минусы

Повышенное рабочее напряжение. Номинальный вольтаж у большинства моделей составляет 3,6–3,7 В, а рабочий диапазон – от 3 до 4,2 В. У аккумуляторов подвида LiFePO4 номинальный вольтаж составляет 3,2–3,3 В, а рабочий диапазон – от 2,5 до 3,65 В. У литий-титанатных моделей номинальное напряжение равно 2,4 В, а рабочий диапазон – от 1,8 до 2,75 В.

У большинства моделей – чувствительность к глубокому разряду. Исключение – аккумуляторы типа LiFePO4 и LTO.

Увеличенная энергетическая емкость – в зависимости от материала катода и подвида Li-ion аккумуляторов, ее значение составляет от 65–80 Вт·ч/кг у литий-титанатных моделей до 200–260 Вт·ч/кг у Li-ion аккумуляторов подвида NCA (с никелем, кобальтом и алюминием).

Временное снижение емкости на морозе. Но среди Li-ion элементов питания есть морозоустойчивые подвиды – LiFePO4 и LTO.

Большой выбор подвидов с разным химическим составом и отличающимися характеристиками – например, емкостные модели NCA, NMC, LCO и высокотоковые аккумуляторы LNO илиLFP.

Более высокая цена. Но если учесть больший срок службы и комфорт использования, покупку литий-ионных АКБ можно считать более выгодной.

Большой ресурс – 500–1000 циклов у большинства моделей, более 2000 у аккумуляторов LiFePO4, 3000–7000 циклов у LTO.

Склонность к «старению» – постепенной химической деградации, снижению восстанавливаемой емкости при хранении. Более устойчивую химическую структуру и меньшую склонность к «старению» имеют аккумуляторы LiFePO4 и LTO.

Невыраженный эффект памяти. Возможность подзарядки при любом уровне остаточной емкости, возможность частичного заряда.

Минимальный саморазряд – до 20% в год.

У некоторых моделей – возможность возгорания и взрыва, если не использовать плату защиты.

Возможность быстрой зарядки.

Выводы

После подробного сравнения Ni-Cd, Ni-MH и Li-ion аккумуляторов очевидными остаются преимущества литий-ионной технологии. В большинстве случаев именно литиевые элементы питания становятся наиболее удобными и эффективными в эксплуатации. Но все же выбор АКБ зависит от особенностей аккумуляторной техники и рабочих параметров, которые наиболее важны в конкретном случае.

Например, для небольших портативных устройств подходят емкие аккумуляторы типа Li-ion или Ni-MH. Для оснащения шуруповерта или другого электроинструмента нужны высокотоковые АКБ, устойчивые к низким температурам. Это могут быть и никелевые аккумуляторы, и литиевые модели с высокими значениями допустимых токов. Но все же Li-ion модели накапливают больше энергии на единицу массы, выдают большее напряжение, проще в использовании и долговечнее. Поэтому они преобладают во всех сферах – от цифровых устройств и портативных инструментов до электромобилей.

В интернет-магазине Shura-Master.ru вы можете выбрать никелевые и литиевые аккумуляторы разных типов, в зависимости от поставленных задач.

Как восстановить Ni-Cd аккумулятор от шуруповерта?
Предыдущая
Как восстановить Ni-Cd аккумулятор от шуруповерта?
Следующая
Типы литиевых аккумуляторов
Типы литиевых аккумуляторов

Еще может быть интересно...