science >> Wetenschap >  >> Elektronica

Lithium-ion batterij Voors en tegens

Het is een paar decennia geleden dat het commerciële debuut van oplaadbare lithium-ionbatterijen plaatsvond en tegenwoordig domineren ze de markt als de beste keuze voor draagbare energie. G.N. Lewis was al in 1912 pionier in het werken aan deze batterijen als middel om de inherente instabiliteit van zeer reactief lithiummetaal te overwinnen. De lithium-ionbatterij heeft verschillende voordelen - zoals duurzaamheid en milieuvriendelijkheid - maar heeft wel een aantal nadelen.

Lichtgewicht

De hoge energiedichtheid van de lithium-ionbatterij is misschien zijn grootste voordeel ten opzichte van andere oplaadbare batterijen. Per gewicht en volume overtreft het de concurrentie, met een opslag van 150 wattuur energie in één kilogram. Nikkel-metaalhydride (NiMH) -batterijen bevatten daarentegen slechts 60 tot 70 watturen per kilogram, met een piek van een relatief lage waarde van 100. Loodzuuraccu's zijn nog erger, met een opslagtijd van 25 watturen per kilo - een slechts een zesde van de capaciteit van de lithium-ionbatterij. Met betrekking tot energiedichtheid is de lithium-ionbatterij onbetwistbaar de pond-voor-pond-kampioen.

Lage zelfontladingssnelheid

Hoewel een NiMH- of een nikkel-cadmium (NiCd) -batterij verliest maar liefst 20 procent van zijn lading in een maand, een lithium-ion batterij verliest ongeveer 5 procent, waardoor het de perfecte keuze is voor reizigers die elektronische apparatuur dragen. Langdurige opslag vereist echter dat de lithium-ionbatterij voor ten minste 40 procent wordt opgeladen; het opslaan van een volledig lege batterij vermindert de totale levensduur aanzienlijk. Opslagtemperaturen zo laag als -4 graden Fahrenheit werken het beste gedurende langere perioden, hoewel nieuwere lithium-ionbatterijpakketten goed functioneren na langdurige opslag bij kamertemperatuur.

Uitgaven

De kosten van het gemiddelde lithium -batterij is vaak groter dan die van NiMH- en NiCd-batterijen met dezelfde capaciteit. Voor een veilige werking rusten fabrikanten lithium-ionbatterijpakketten uit met een beschermingscircuit, dat de spanning van de cel tijdens het laden en ontladen beperkt tot een bepaald veilig bereik. De complexiteit bij het vervaardigen van dit circuit vertaalt zich in de extra kosten. Ondanks de hogere initiële kosten, maakt het vermogen van de lithium-ion-batterij na verloop van tijd het uiteindelijk echter economischer dan andere oplaadbare en wegwerpbatterijen. De levensduur van een standaard lithium-ionbatterij loopt op tot ongeveer twee tot drie jaar.

Afmetingen- en laagspecifieke specificaties

Er bestaat op dit moment niet zoiets als een universele lithium-ionbatterij; fabrikanten ontwerpen ze voor specifieke apparaten. In tegenstelling tot NiMH- en NiCd-batterijen, komen lithium-ionbatterijen niet in standaard celgroottes zoals AA, C en D. Ook, als een volledige ontlading of een extra lading de levensduur van een lithium-ionbatterij schaadt of verkort, komen hun laders ook met geavanceerde schakelingen en zijn daarom duurder.