ニッケルカドミウム電池とリチウムイオン電池

ニッケルカドミウム電池とリチウムイオン電池の電気化学分析

平均的なニッケルカドミウム（NiCad）バッテリーは、負の端子にカドミウム、正の端子にオキシ水酸化ニッケル、電解質として水酸化カリウム水溶液を使用します。

リチウムイオン（Li-ion）バッテリーは、マイナス端子にグラファイト、プラス端子に酸化リチウム、電解質にリチウム塩を使用しています。リチウムイオンは、放電のたびに負極から正極に移動し、充電時に再び戻ります。

ニッケルカドミウム電池は対応するものを交換する必要がある消耗品ですが、リチウムイオン電池は充電可能であり、ニッケルカドミウム電池と同じメモリ損失や放電の影響を受けません。全体的にメンテナンスが少なくて済み、環境に適しています。

ニッケルカドミウム電池とリチウムイオン電池の環境への影響

ニッケルカドミウム電池には通常、6％（産業用電池）から18％（消費者用電池）のカドミウムが含まれています。これは非常に有毒な重金属であり、電池の廃棄時には常に特別な注意が必要です。有毒廃棄物と見なされ、環境に有害です。これにより、ニッケルカドミウム電池は非常に消耗性が高く、常に正しい方法で交換および廃棄する必要があります。残念ながら、ニッケルカドミウム電池は常に「メモリー効果」に悩まされています。バッテリーは、充電サイクルの中で再充電が開始された時点を記憶しています。その後の使用では、電圧は放電されたかのようにその時点で低下します。これは明らかに長期使用の大きな欠点です。

リチウムは無害な廃棄物であるため、リチウムイオン電池のコンポーネントは環境に安全です。バッテリーはメンテナンスがほとんど必要なく、環境的に安全で、環境への影響も少ないです。リチウムイオン電池は自己放電がほとんどないかまったくないため、充電を失うことなく何ヶ月も影響を受けずに保管できますが、ニッケルカドミウム電池の場合はそうではありません。リチウムイオン電池は、メンテナンスが少なく、「メモリー効果」の影響をまったく受けないという点でニッケルカドミウム電池とは異なり、ニッケルカドミウム電池よりも広い温度範囲に耐えることは言うまでもありません。

ニッケルカドミウム電池とリチウムイオン電池の用途比較

ニッケルカドミウム電池はより大きな消耗品であり、寿命が限られているため交換する必要があり、メモリの損失と放電に悩まされています。それらはエネルギー密度が低く、リチウムイオン電池よりも故障する可能性が高く、環境に対してはるかに悪いです。それらは有害廃棄物と見なされ、より費用のかかる処分方法が必要です。物理的には、リチウムイオン電池よりも重くて大きいことがわかります。発生する可能性のある他の問題は、電圧低下またはバッテリーが完全に充電されていることを示す怠惰なバッテリー効果ですが、1回の短時間の使用後、バッテリーはすぐに放電され、バッテリーはかなり役に立たなくなります。ユーザーのミスにより、潜在的に危険な水素ガスを生成する可能性があり、最終的にデンドライトは時間の経過とともに発生する可能性があり、ニッケルカドミウム電池の内部に形成される薄い導電性結晶であり、電極間のセパレータ膜を貫通し、内部短絡やニッケルの早期故障を引き起こす可能性がありますカドミウム電池、これらはすべて、電池の早期の完全な故障による電池寿命の短縮を意味する可能性があります。

リチウムイオン電池は、ニッケルカドミウム電池よりも物理的に小型で軽量であり、長寿命、高エネルギー密度、およびより多くのストレージ機能を備えていることは言うまでもなく、受電物体のニーズを満たすためにさまざまな形状とサイズで見つけることができます。それらは環境に対してより安全であり、ニッケルカドミウム電池よりも環境への影響が少なく、対応するニッケルカドミウム電池よりも広い温度範囲で効率的に動作します。リチウムイオン電池は、ニッケルカドミウム電池よりも完全に充電された場合に2〜3時間長く動作し、約半分の時間で充電されます。リチウムイオン電池の唯一の顕著な欠点は、構造と配置が壊れやすく、メンテナンスなしで安全な動作と長寿命を維持するために保護回路が必要になることが多いことです。

全体として、リチウムイオン電池はニッケルカドミウム電池よりも高価かもしれませんが、その理由は明らかですが、リチウムイオン電池の利点はニッケルカドミウム電池の利点を大幅に上回っています。それらはすべてラウンドで優れたパフォーマンスを発揮し、メンテナンスコストが低く長持ちし、環境的に適切な選択です。ますます多くの技術がより良く、より明るいリチウムイオン電池に切り替えられており、ニッケルカドミウム電池は廃止されています。コードレスツールは、これが真実であることを示す1つの例であり、ますます多くの製品が切り替えを行っています。それらは現在、すべての家庭用電化製品で最も人気のあるバッテリーの選択肢であり、航空宇宙アプリケーション、新しく改良された電気自動車、および幅広い軍事アプリケーションなどの分野で深刻な成長を示しています。リチウムイオン電池は最も急速に成長している電池システムであり、その理由を理解するのは難しいことではありません。