تفاوت بین نیکل-فلز هیدرید، باتری های نیکل-کادمیم و باتری های لیتیومی

باتری های NiMH

باتری های نیکل-فلز هیدرید از یون های هیدروژن و نیکل فلزی تشکیل شده اند.آنها 30٪ ذخیره انرژی بیشتری نسبت به باتری های نیکل کادمیوم دارند، سبک تر از باتری های نیکل کادمیوم هستند و طول عمر بیشتری دارند.آنها سازگار با محیط زیست هستند و هیچ اثر حافظه ای ندارند.نقطه ضعف باتری های نیکل-فلز هیدرید این است که قیمت باتری های نیکل-کادمیم بسیار گران تر و عملکرد بدتر از باتری های لیتیومی است.

باتری لیتیوم یون

یک باتری با چگالی انرژی بالا ساخته شده ازباتری های لیتیوم یونی. باتری لیتیوم یوننیز نوعی استباتری هوشمند، می تواند با شارژر هوشمند اصلی ویژه برای دستیابی به کوتاه ترین زمان شارژ، طولانی ترین چرخه عمر و بیشترین ظرفیت همکاری کند.باتری لیتیوم یوندر حال حاضر بهترین باتری است.در مقایسه با باتری های نیکل-کادمیم و باتری های نیکل-هیدروژن با همان اندازه، دارای بیشترین ذخیره انرژی، سبک ترین وزن، طولانی ترین عمر، کوتاه ترین زمان شارژ و بدون اثر حافظه است.

دو نوع اصلی باتری های قابل شارژ وجود دارد: باتری های سرب اسیدی و باتری های قلیایی.باتری های نیکل-کادمیم (NiCd)، نیکل-فلز هیدرید (NiMH) و لیتیوم-یون (Li-Ion) که در حال حاضر استفاده می شوند، همگی باتری های قلیایی هستند.

مواد صفحه مثبت باتری NiMH NiOOH است، مواد صفحه منفی آلیاژ جذب کننده هیدروژن است.الکترولیت معمولاً 30٪ محلول آبی KOH است و مقدار کمی NiOH به آن اضافه می شود.دیافراگم از پارچه نبافته وینیلون متخلخل یا پارچه نبافته نایلونی ساخته شده است.دو نوع باتری NiMH وجود دارد: استوانه ای و مربعی.

باتری های NiMH دارای ویژگی های دشارژ دمای پایین خوبی هستند.حتی در دمای محیط 20- درجه سانتیگراد، با استفاده از جریان زیاد (با نرخ تخلیه 1 درجه سانتیگراد) برای تخلیه، برق تخلیه شده می تواند به بیش از 85 درصد ظرفیت اسمی برسد.با این حال، هنگامی که باتری های NiMH در دمای بالا (بالاتر از +40 درجه سانتیگراد) هستند، ظرفیت ذخیره سازی 5-10٪ کاهش می یابد.از دست دادن ظرفیت ناشی از خود تخلیه (هرچه دما بالاتر باشد، نرخ خود تخلیه بیشتر است) برگشت پذیر است و حداکثر ظرفیت را می توان به چند سیکل شارژ-دشارژ بازگرداند.ولتاژ مدار باز باتری NiMH 1.2 ولت است که همان ولتاژ باتری NiCd است.

فرآیند شارژ باتری های NiCd/NiMH بسیار مشابه است و نیاز به شارژ جریان ثابت دارد.تفاوت بین این دو عمدتاً در روش تشخیص خاتمه شارژ سریع برای جلوگیری از شارژ بیش از حد باتری است.شارژر شارژ باتری را با جریان ثابت انجام می دهد و در عین حال ولتاژ باتری و سایر پارامترها را تشخیص می دهد.هنگامی که ولتاژ باتری به آرامی افزایش می یابد و به یک مقدار اوج می رسد، شارژ سریع باتری NiMH خاتمه می یابد، در حالی که برای باتری NiCd، زمانی که ولتاژ باتری برای اولین بار ولتاژ -△V کاهش یابد، شارژ سریع پایان می یابد.به منظور جلوگیری از آسیب به باتری، نمی توان شارژ سریع را زمانی که دمای باتری خیلی پایین است شروع کرد.هنگامی که دمای باتری Tmin کمتر از 10 درجه سانتیگراد است، باید حالت شارژ قطره ای را تغییر دهید.هنگامی که دمای باتری به مقدار مشخص شده رسید، شارژ باید بلافاصله متوقف شود.

باتری های نیکل کادمیوم

ماده فعال روی صفحه مثبت باتری نیکل کادمیوم باتری NiCd از پودر اکسید نیکل و پودر گرافیت تشکیل شده است.گرافیت در واکنش های شیمیایی شرکت نمی کند و وظیفه اصلی آن افزایش رسانایی است.ماده فعال روی صفحه منفی از پودر اکسید کادمیوم و پودر اکسید آهن تشکیل شده است.عملکرد پودر اکسید آهن این است که پودر اکسید کادمیوم قابلیت انتشار بالاتری داشته باشد، از انباشتگی جلوگیری کند و ظرفیت صفحه الکترود را افزایش دهد.مواد فعال به ترتیب در نوارهای فولادی سوراخ‌دار پیچیده می‌شوند که پس از تشکیل پرس به صفحات مثبت و منفی باتری تبدیل می‌شوند.صفحات قطبی توسط میله های عایق لاستیکی سخت مقاوم در برابر قلیایی یا تخته های موجدار پلی وینیل کلرید سوراخ دار جدا می شوند.الکترولیت معمولاً محلول هیدروکسید پتاسیم است.در مقایسه با سایر باتری‌ها، میزان خود تخلیه باتری‌های NiCd (یعنی نرخی که باتری در صورت عدم استفاده از آن شارژ نمی‌شود) متوسط ​​است.در حین استفاده از باتری های NiCd، در صورتی که به طور کامل دشارژ نشوند، شارژ می شوند و دفعه بعد که تخلیه می شوند، نمی توانند تمام توان خود را تخلیه کنند.به عنوان مثال، اگر 80 درصد باتری تخلیه شود و سپس به طور کامل شارژ شود، باتری تنها می تواند 80 درصد باتری را تخلیه کند.این به اصطلاح اثر حافظه است.البته، چندین چرخه تخلیه/شارژ کامل باتری NiCd را به حالت عادی باز می گرداند.با توجه به اثر حافظه باتری های NiCd، در صورتی که به طور کامل دشارژ نشده باشند، قبل از شارژ، هر باتری باید کمتر از 1 ولت تخلیه شود.