Litiumioni vs. NiMH: mikä on ero? Eräs eurooppalainen OEM-hankintapäällikkö lähetti meille kerran sähköpostitse kuvan, joka sai minut säpsähtämään: kenttälaitteesta peräisin olevien AA-kokoisten kennojen lokero, joista osa oli merkitty nimellä NiMH, jotkut Li-ion-sekoitettuna kuin ne olisivat keskenään vaihdettavissa. Epäonnistumisraportti oli tyly: satunnaisia nollauksia, turvonneet kennot ja yksi sulanut akun luukku. Tämä on ansa: ne voivat näyttää samankaltaisilta, mutta ne ovat sähköisesti ja kemiallisesti erilaiset, ja väärä vaihto voi tarkoittaa mitä tahansa "ei toimi" tai "ei toimi". ylijännitevaurio tai latausturvallisuusvälikohtaus. Nyrkkisääntö: Valitse Li-ion osoitteessa suuri energia/teho painoa kohti kun laite + laturi on suunniteltu sitä varten; valitse NiMH osoitteessa vankat, kustannustehokkaat 1,2V AA/AAA-korvaajat..
Kamada Power 12v 100Ah Lifepo4 akku
Nopea vertailu NiMH- ja litiumioniakkujen välillä
| Ominaisuus | NiMH | Litium-ioni (Li-ion) |
|---|
| Nimellisjännite | 1.2V per solu | 3.6V/3.7V per kenno (tyypillinen) |
| Energiatiheys | Medium | Korkea |
| Itsepurkautuminen | Kohtalainen (Low-Self-Discharge-tyypit ovat paljon parempia). | Alhainen (yleensä) |
| Memory Effect | Minimaalinen (ei kuten vanha NiCd) | Ei ole (mutta se vanhenee eri tavalla) |
| Syklin käyttöikä | ~500-2000 sykliä (riippuu suuresti purkautumissyvyydestä ja latauksen valvonnasta). | ~300-1000+ sykliä (vaihtelee suuresti kemian, suunnittelurajojen ja lämpöprofiilin mukaan). |
| Kustannukset | Alhaisemmat ennakkomaksut | Korkeampi ennakkomaksu (sekä suojauksen ja latauksen monimutkaisuus). |
Jos ostat ohjelmaa varten, jo pelkästään tämän jänniterivin pitäisi hidastaa sinua. 1,2V vs. 3,7V ei ole pyöristysvirhe. Se on täysin erilainen järjestelmä.
Keskeiset erot selitetty
1. Jännite ja energiatiheys (The Big One)
Aloitetaan siitä osasta, joka hiljaa rikkoo tuotteita.
Standardi NiMH AA solu on 1.2V nimellinen (se saattaa olla ~1,4 V juuri latauksen jälkeen ja asettuu sitten). Vakio Li-ion solu on 3.6V/3.7V nimellinen (4,2 V täysin ladattuna tavalliselle Li-ionille).
Mitä tapahtuu, jos joku pudottaa normaalin 3,7 V:n Li-ion-kennon laitteeseen, joka on suunniteltu 1,2 V:n NiMH-kennolle?
- Parhaassa tapauksessa laite ei suostu käynnistymään (jos siinä on suojaus).
- Yleinen tapaus: se alkaa, jolloin se ylikuumentaa säätimet tai kärventää etupään elektroniikan.
- Pahimmassa tapauksessa siitä tulee latausvaara, koska laitteen "laturi" ei ole Li-ion-laturi.
EEAT-turvallisuustiedote (tärkeä): Ainoa kerta, kun "Li-ion AA" on turvallinen vaihtoehto AA-paikoille, on silloin, kun se on 1.5V säännelty Li-ion AA-li-ionikenno sisällä, sekä lisäksi yksi DC-DC-säädin joka tuottaa ~1,5V. Ne on suunniteltu erityisesti jäljittelemään emäksistä käyttäytymistä laitteissa, jotka odottavat 1,5 V:n jännitettä. Paljas 14500 kenno (Li-ion AA-kokoinen) on ei sama asia - se on edelleen ~3,7V nimellisjännite.
Nyt energiatiheys: Li-ion voittaa. Siksi puhelimet, kannettavat tietokoneet, lennokit, käsiskannerit ja useimmat nykyaikaiset akut ovat Li-ion-akkuja (usein NMC/NCA tai LFP sovelluksesta riippuen). Kiloa ja litraa kohti saadaan enemmän wattitunteja. Ostajan kannalta tämä tarkoittaa seuraavaa:
- kevyemmät laitteet,
- pidempi käyttöaika samalla painolla,
- tai pienempiä pakkauksia samalla käyttöajalla.
NiMH on tilaa vievämpi samalla energialla. Se ei ole "huono". Se ei vain jahdaa samaa suorituskykyä.
2. Itsepurkautuminen ja säilyvyys
Tässä on nopea henkinen testi, jota käytän asiakkaiden kanssa: laatikkotesti.
Asennat uudet kennot, minkä jälkeen laite seisoo varastossa, huoltoautossa tai varaosalaatikossa 6-12 kuukautta. Mihin palaat takaisin?
- Standardi NiMH historiallisesti ollut huomattava itsepurkautuminen. Saatat vetää sen ulos ja huomata, että se on ärsyttävän alhainen tai tyhjä.
- Alhainen itsepurkautuminen (LSD) NiMH (Low Self-Discharge)-ajattele "Eneloop-luokan" luokkaa - muutti tämän pelin. LSD NiMH -akku kestää varauksen paljon paremmin kuin vanhemmat NiMH-mallit, joten se on käytännöllinen kaukosäätimissä, antureissa ja valmiustilassa olevissa laitteissa.
- Li-ion on yleensä alhainen itsepurkautuminen, mutta sillä on erilainen vihollinen: kalenterin vanheneminen. Vaikka et pyörittäisikään sitä paljon, korkea varaustila + lämpö voi vähentää kapasiteettia ajan mittaan.
Kumpi on siis parempi harvoin käytetyille laitteille? Usein Li-ion näyttää paremmalta "vielä on varausta myöhemmin", mutta - LSD NiMH voi olla yllättävän kilpailukykyinen - ja joskus myös anteeksiantavampi valvomattomassa varastoinnissa.
Hankintavinkki: jos varaosat seisovat pitkiä aikoja, määrittäkää LSD NiMH nimenomaisesti. Pelkkä "NiMH" ei ole täydellinen spesifikaatio.
3. Lataus ja turvallisuus (kriittinen)
Tässä kohtaa ihmiset loukkaantuvat kirjaimellisesti, jos järjestelmä on sekaisin.
Laturin yhteensopimattomuudesta ei voida neuvotella:
- NiMH-laturit käyttävät usein ΔV (delta-V) havaitseminen ja lämpötilakäyttäytyminen latauksen päättämiseksi.
- Li-ion-laturit käytä CC/CV (vakiovirta / vakiojännite) joissa on tarkat jänniterajat (yleisesti 4,2 V kennoa kohti monissa kemioissa) ja jotka vaativat suojausohjausta.
Varoitus (toistamisen arvoinen): Älä koskaan laita Li-ion soluja NiMH-laturi. Äläkä oleta, että "älykäs laturi" tarkoittaa, että se pystyy havaitsemaan kaiken turvallisesti. Väärä algoritmi + väärä lopetus = ylikuumentunut kenno, tuulettuminen tai pahempaa.
Turvallisuusprofiili:
- NiMH on yleensä kestävämpi ja vähemmän altis dramaattisille vikatilanteille. Se voi ylikuumentua, jos sitä käytetään väärin, mutta katastrofaalisen tapahtuman käynnistäminen on yleensä vaikeampaa.
- Li-ion on suurempi energiatiheys ja se voi tuottaa erittäin suurta virtaa, mikä on hienoa, kunnes sitä käytetään väärin. Se vaatii yleensä suojauspiiri / BMS (Battery Management System, akunhallintajärjestelmä) pakkauksen tasolla (tai kuluttajamuodossa kennon tasolla oleva suojapiirilevy) ylilataus-, ylipurkaus-, ylivirta- ja lämpökatkosskenaarioiden estämiseksi.
Kokemuksemme mukaan teollisuusasiakkaiden kanssa työskennellessämme useimmat "Li-ion-onnettomuudet" eivät johdu siitä, että kemia olisi "vaarallinen". Niissä on kyse järjestelmäsuunnittelu: latauksen valvonta, mekaaninen suojaus, lämmönhallinta ja kennojen laatu.
Kylmän sään suorituskyky on asia, jossa todelliset asiakkaat huomaavat eron nopeasti.
Pakkasessa:
- NiMH voivat kamppailla sähkönjakelun ja tehokapasiteetin kanssa. Sisäinen vastus nousee ja kuormituksessa voi nähdä notkahduksen.
- Laadukas Li-ion voi silti tuottaa vahvaa tehoa, mutta se ei ole taikuutta: kylmä lisää myös Li-ionin kestävyyttä. Myös, lataus Li-ion kylmä on tunnettu riski - monet järjestelmät rajoittavat latausvirtaa alhaisissa lämpötiloissa litiumin pinnoittumisen estämiseksi.
Jos määrittelet ulkoiluvälineitä (tarkastustyökaluja, käsiskannereita, etäantureita), älä kysy vain "toimiiko se -10 °C:ssa?". Kysy:
- Mikä on purkausvirta lämpötilassa,
- Mikä on latausraja lämpötilassa,
- ja valvooko pakkaus/valvoja sitä.
Voinko korvata NiMH-akun litiumioniakulla?
Skenaario A: Viihde-elektroniikka (AA/AAA)
Vastaa: Kyllä, mutta vain erityisten 1,5 V:n säänneltyjen Li-ion AA-paristojen kanssa.
Jos korvaat AA/AAA-paristot kaukosäätimissä, ohjaimissa, leluissa tai peruselektroniikassa, turvallinen tapa on:
- NiMH (erityisesti LSD NiMH) tai
- 1.5V säännelty Li-ion AA suunniteltu vaihdettavaksi.
Varoitus: Tee ei käyttää paljasta 14500 (3.7V) Li-ion-akku. tavallisessa AA-laitteessa. Sama koko ei tarkoita samaa sähköjärjestelmää.
Hankintoja varten: jos kenttäryhmät säilyttävät AA-kokoisia kennoja säiliöissä, tarvitset pakkaus- ja merkintäkuria. Vikaantumisia tapahtuu sekalaisissa säiliöissä.
Vastaa: Kyllä, se on yleinen päivitys - ja usein merkittävä suorituskyvyn parannus.
Tässä Li-ion loistaa:
- suurempi teho,
- vähemmän jännitteen alenemista, kun akku tyhjenee,
- parempi teho/paino.
Mutta siihen liittyy vaatimuksia:
- sinun on vaihdettava Li-ion sopiva laturi,
- varmistaa moottori/ohjain kestää jännitteen ja huippuvirran,
- ja käytä mieluiten pakkauksia, joissa on asianmukainen suojaus ja lämpösuunnittelu.
Yksinkertainen vertaus: Li-ioniin siirtyminen on kuin vaihtaisi työmatkamoottorin suorituskykymoottoriin. Hienoja tuloksia - jos voimansiirto on rakennettu sitä varten.
Skenaario C: Aurinkopuutarhan valot
Vastaa: Yleensä ei.
Useimmat aurinkopuutarhan valot on suunniteltu noin 1.2V NiMH latauskäyttäytyminen ja erittäin yksinkertaiset virtapiirit. Drop-in Li-ion ei yleensä vastaa latausmenetelmää tai jänniteodotuksia.
Ellei ohjainta ja latauspiiriä suunnitella uudelleen, pysy NiMH:ssa. Se on halpa, yhteensopiva ja turvallinen kyseiselle arkkitehtuurille.
Kumpi pitäisi ostaa?
Valitse NiMH-akku
Valitse NiMH, kun:
- vaihdat paristoja tavallisiin kotitalouslaitteisiin tai vanhoihin laitteisiin (kaukosäätimiin, kelloihin, vanhoihin leluihin, yksinkertaisiin teollisuustarvikkeisiin),
- turvallisuus ja kestävyys ovat tärkeämpiä kuin suurin mahdollinen energiatiheys,
- budjetti on tiukka ja haluat ennustettavan hankinnan,
- sinulla on jo NiMH-latausinfrastruktuuri kentällä.
Ostajan huomautus: täsmennä LSD NiMH kun säilyvyysajalla on merkitystä. Se vähentää huoltokutsuja ja "miksi tämä on jo kuollut?" -valituksia.
Valitse litiumioniakku
Valitse Li-ion, kun:
- painolla on väliä (lennokit, kannettavat tarkastuslaitteet, kannettavat mittalaitteet),
- tarvitset suurta tehoa (suuritehoiset taskulamput, skannerit, työkalut),
- haluat pidemmän käyttöajan latausten välillä,
- ostat tai suunnittelet pakkauksen, jossa on kunnollinen BMS, laturi ja mekaaninen suojaus.
Ostajakohtainen vertailu: Jos KPI:si on ajoaika kilogrammaa kohti tai teho tilavuutta kohti, Li-ion on selvä voittaja. Jos KPI:si on yhteensopivuus ja vähäriskinen korvaaminenNiMH voittaa yleensä.
Yleiset myytit kumottu
Myytti 1: "Akut on tyhjennettävä kokonaan ennen lataamista." Se oli tärkeämpää vanhoille NiCd. Nykyaikaisissa NiMH- ja Li-ion-akuissa syväpurku ei ole "pakollinen", ja se voi jopa lyhentää käyttöikää (erityisesti Li-ion-akkujen osalta).
Myytti 2: "Li-ion kestää ikuisesti." Li-ion vanhenee ajan, lämpötilan ja korkean varaustilan myötä. Jopa vähäisellä syklityksellä kalenterin vanheneminen on todellista. Jos laite istuu kuumana ja täyteen ladattuna, kapasiteetin menetys näkyy nopeammin kuin haluaisit.
Päätelmä
Tässä ei ole "parasta akkua" - valitse sen perusteella. laitteen jännite, Laturin algoritmija lataa: käytä LSD NiMH osoitteessa 1.2V/NiMH-ladattu laitteet; käytä Li-ion vain silloin, kun järjestelmä on suunniteltu sitä varten (asianmukainen laturi + suojaus); ja AA:n "päivityksissä" käytä 1.5V säännelty Li-ion AA, ei 3.7V soluja. Ota yhteyttä, Lähetä laitteesi jännite, juoksuaikatavoite ja lataustapa (tai etikettikuva), niin kerron sinulle nopeasti, mikä on turvallista ja mikä ei.
FAQ
Voinko käyttää NiMH-laturia litiumioniakkujen kanssa?
Ei. NiMH- ja Li-ion-akut vaativat erilaiset latausalgoritmit. NiMH-laturin käyttäminen Li-ionissa voi ylikuormittaa tai lopettaa latauksen väärin ja aiheuttaa turvallisuusriskin.
Miksi litiumparistot ovat 3,7 V ja AA-paristot 1,5 V?
Ne ovat eri kemioita, joilla on erilaiset sähkökemialliset potentiaalit. AA-alkali on ~1,5V, NiMH on ~1,2V ja tavallinen Li-ion on ~3,6/3,7V nimellisjännite. Sama muoto ei tarkoita samaa jännitettä.
Onko NiMH-akuilla edelleen muistivaikutus?
Ei klassisessa NiCd-mielessä. NiMH:lla voi esiintyä suorituskykyongelmia, jos sitä kierrätetään toistuvasti matalalla tasolla tietyissä olosuhteissa, mutta "muistivaikutusta" liioitellaan yleensä nykyaikaisen NiMH:n osalta.
Kumpi akku kestää kauemmin, NiMH- vai litiumioniakku?
Riippuu siitä, miten määrittelet "pidemmän". NiMH-akkujen käyttöikä voi olla pitkä monissa kohtalaisissa käyttötapauksissa. Li-ion voi myös kestää pitkään, mutta se on herkkä kuumuudelle ja korkealle varaustilalle (kalenterien vanheneminen). Jos haluat todellisen vastauksen, vertaa käyttöastetta, lämpötilaa ja latauksen hallintaa.
Entä jos käytän vahingossa 3,7 V:n Li-ionia laitteessa, joka on tarkoitettu NiMH:lle?
Lopeta laitteen käyttö ja tarkista laite ylikuumenemisen, vaurioiden tai epänormaalin käyttäytymisen varalta. Jos laite oli ladattu tai se kävi kuumana, suhtaudu siihen vakavasti - tarkista laite, äläkä jatka kyseisen asetuksen käyttämistä.