ニッケルカドミウムvsリチウム電池-組成、化学..

ニッケルカドミウム電池とリチウム電池は、電池化学業界の2つの主要なプレーヤーです。今日、彼らは再生可能エネルギーの性能と供給に違いをもたらしました。

しかし、購入することになると、どちらが最高か疑問に思わずにはいられないかもしれません。どちらも優れたテクノロジーであると同時に、好みもあり、それが最も重要なことです。このガイドでは、これらのタイプのバッテリーについて説明し、比較します。しかしその前に、まず最初に：

ニッケルカドミウム電池とは何ですか？

コンピューター、ドリル、カムコーダー、またはバッテリーを使用するその他の小型電子機器をお持ちの場合は、バッテリーポケットを開けて、使用しているバッテリーの種類を確認してください。あなたはおそらく中にニッケルカドミウム電池を見つけるでしょう。それらは、動作するために電力さえも必要とするデバイスで使用されます。

ニッケルカドミウムはNiCdまたはNiCadと略され、水酸化酸化物と金属カドミウムで作られた電極を使用します。それらはまた水酸化カリウムから成っているアルカリ電解質を持っています。

NiCadバッテリーは、1899年にWaldemarJungerによって発明されました。同年に特許を取得して以来、電池は再生可能エネルギーの世界を変えてきました。最良の部分は、それらが再充電可能であるということです。

リチウム電池とは何ですか？

リチウム電池は、電池業界の未来と見られています。それらは、最高のエネルギー密度を持ち、サイクルあたりのコストが低いため、他の化学物質とは一線を画しています。

リチウム電池は、他のいくつかの異なる化学物質を指すために使用される包括的な用語です。リチウム電池には約6種類あり、それぞれに長所と短所があります。

最も優勢なタイプは、再生可能エネルギー用途で使用されるリン酸リチウムイオンです。それらの安全性、優れた熱安定性、高電流定格、長寿命、および乱用耐性により、バッテリーは最高と評価されています。

それでも、リチウム電池は他の電池技術よりも有利です。

要約すると、これは充電式電池のファミリーです。それらは、放電中に負極から正極に移動するリチウムイオンを使用します。充電すると、逆のことが起こります。主な利点の1つは、長持ちする能力です。彼らはより高価ですが、間違いなくあなたのお金の価値を返します。

リチウム電池とニッケルカドミウムの組成

リチウム電池

リチウム技術は過去20年間で劇的に進化してきました。これは主に、より高いエネルギー密度、体積あたりのエネルギー、ライフサイクルの増加、および信頼性に対する需要の高まりによるものです。そのため、世界中のより多くの電池式デバイスにリチウム電池が搭載されています。

・リチウム金属電池。これらは一次電池であり、主に再充電できません。それらは金属リチウムで構成されています。それらは高い電荷密度を運び、他の非充電式バッテリーと比較してより良い性能を提供します。最も一般的な

最も使用されているリチウム電池は、金属リチウムのアノードと二酸化マンガンのカソードを備えています。それらはまた有機溶媒のリチウムの塩を含んでいます。

・リチウムイオン電池。それらは二次電池として知られており、充電可能です。それらは、放電および充電中にそれぞれ負極から正極およびその逆に移動するリチウムイオンを含んでいます。陽極は通常炭素でできており、陰極は金属酸化物（ニッケル、マンガン、コバルトの場合があります）でできています。

電解質は通常、有機溶媒（エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネートなど）の混合物で構成されています。

・リチウムポリマー電池。これはリチウム電池の最新の進歩です。 LiPo、LiPまたはLiPolと略します。それらは、ポリマー添加剤で可塑化またはゲル化された電解質で構成されています。これがLi-Ionsの唯一の違いです。しかし、それらは同じアセンブリを持っています。

ニッケルカドミウム電池

カドミウム電池には4つの主要な要素があります。

・アノード。これは、カドミウムメッキを施したネットで構成されています。

・カソード。ニッケルメッキのメッシュです

・セパレータ。これは、カソードとアノードの間に接触がないことを保証する部分です。

・電解質。それらは、放電中にアノードからカソードに、そして充電中にカソードからアノードにイオンを運ぶ。それは水酸化カリウムまたは水酸化ナトリウムである可能性があります。

正の活物質は、バッテリーが放電されたときの水酸化ニッケルで構成されています。この状態のネガティブは水酸化カドミウムです。それらは充電中に酸化ニッケルOHとカドミウムに変換され、同時にいくらかの水を生成します。

リチウム電池はニッケルカドミウムよりも長持ちしますか？

最も簡単な答えは「はい」です。リチウム電池、特にカドミウム電池と比較したLiPoの主な利点の1つは、長持ちすることです。これを確実にするために大きな改善がありました。

これとは別に、たとえばリチウムイオン電池はメンテナンスの少ない電池です。メモリー効果を発生させることなく充電できます。

これは、NiCadバッテリーの最大の後退に私たちを引き付けます。彼らは「メモリー効果」として知られているものに苦しんでいます。それらが数回同じ状態に再充電および放電される場合、バッテリーはその充電サイクルとしてそのポイントを記憶します。充電はそこで開始および終了することを前提としているため、放電したかのように電圧が急激に低下する可能性があります。

同様の効果は、過充電の結果である電圧低下（レイジーバッテリー効果）中に発生します。簡単に言えば、NiCadバッテリーは保守が難しく、容量もそれほど多くありません。ライフサイクルはリチウムイオンバッテリーです。

ニッケルカドミウム電池とリチウム電池の化学分析

NiCadバッテリーシステムには、ニッケルイオンと同じカソードが含まれています。ただし、アノードはカドミウムでできています。充電中の最大セル電圧は1.3V、平均で1.2セルVです。次の式は、充電と放電をまとめたものです。

充電中、

カソードで：

2NiOOH + 2H 2 O + 2E-⇒2NiOH2 + 2OH-E°= 0.49V

アノードで：

CD + 2OH-⇒2CdOH2 + 2E-E°= 0.81V .-

全体的な反応：

2NiOOH + CD + 2H 2 O⇔2NiOH2 + CdOH2E°= 1.3V

リチウム電池

放電中、電子とLi +イオンはアノードに結合します。これにより、炭素-リチウム結合が破壊されます。これらの正イオンは電解質とセパレーターを通過して、負に帯電した酸化コバルトイオンと結合します。その結果、コバルト酸リチウムが生成されます。分解されたすべての電子とリチウムが陰極に移動すると、バッテリーが切れます。

最終的な考え

これらのバッテリーの化学的性質はどちらも素晴らしいです。ただし、選択する際には、ニーズを考慮することが重要です。あなたの安全とあなたのデバイスの性能について考えてください。