Lítium-ion vs. NiMH: Mi a különbség? Egy európai OEM beszerzési menedzser egyszer e-mailben küldött nekünk egy fotót, amelytől összerezzentem: egy tálca "AA méretű" cellák egy terepi eszközből - néhányat felcímkézve... NiMH, néhány Li-ion-keveredtek, mintha felcserélhetőek lennének. A hibajelentés tompa volt: véletlenszerű resetek, megduzzadt cellák és egy megolvadt akkumulátor ajtó. Ez a csapda: hasonlíthatnak egymásra, de elektromosan és kémiailag eltérő, és a rossz csere bármit jelenthet a "nem fog futni" és a túlfeszültség okozta károk vagy egy töltésbiztonsági incidens. Ökölszabály: válasszon Li-ion a oldalon. nagy energia/teljesítmény tömegre vetítve ha a készüléket + töltőt erre tervezték; válasszon NiMH a oldalon. robusztus, költséghatékony 1,2 V-os AA/AAA helyettesítők.
Kamada Power 12v 100Ah Lifepo4 akkumulátor 12v 100Ah
A NiMH és a lítium-ion gyors összehasonlítása
| Jellemző | NiMH | Lítium-ion (Li-ion) |
|---|
| Névleges feszültség | 1.2V cellánként | 3.6V/3.7V cellánként (tipikus) |
| Energiasűrűség | Közepes | Magas |
| Önkisülés | Mérsékelt (az alacsony önkisülésű típusok sokkal jobbak) | Alacsony (általában) |
| Memória hatás | Minimális (nem úgy, mint a régi NiCd) | Nincs (de másképp öregszik) |
| Ciklus életciklus | ~500-2000 ciklus (nagyban függ a kisütés mélységétől és a töltésszabályozástól) | ~300-1000+ ciklus (a kémia, a tervezési korlátok és a termikus profil függvényében nagymértékben változik) |
| Költségek | Alacsonyabb előleg | Magasabb előfinanszírozás (plusz védelem/töltés bonyolultsága) |
Ha egy programhoz vásárolsz, akkor ez a feszültségsor önmagában is lassíthat. Az 1,2V vs. 3,7V nem kerekítési hiba. Ez egy teljesen más rendszer.
A legfontosabb különbségek magyarázata
1. Feszültség és energiasűrűség (A nagy kérdés)
Kezdjük azzal a résszel, amely csendben törik a termékeket.
Egy szabvány NiMH AA a sejt 1.2V névleges (lehet, hogy ~1,4 V friss töltésen, majd leülepszik). Egy szabványos Li-ion a sejt 3.6V/3.7V névleges (4,2 V teljesen feltöltve a szokásos Li-ion esetében).
Mi történik tehát, ha valaki egy normál 3,7V-os Li-ion cellát dob egy 1,2V-os NiMH-ra tervezett készülékbe?
- A legjobb esetben a készülék nem hajlandó elindulni (ha van védelem).
- Gyakori eset: ez elindul, majd túlmelegíti a szabályozókat vagy megsüti az elülső elektronikát.
- Legrosszabb esetben: töltésveszélyessé válik, mert a készülék "töltője" nem Li-ion töltő.
EEAT biztonsági megjegyzés (fontos): Az egyetlen alkalom, amikor a "Li-ion AA" egy biztonságos beugró az AA-helyekre, az az, amikor ez egy 1.5V szabályozott Li-ion AA-a Li-ion cella belül, plusz egy DC-DC szabályozó amely ~1,5V-ot ad ki. Ezeket kifejezetten arra tervezték, hogy utánozzák a lúgos viselkedést az 1,5 V-ot elváró eszközökben. Egy csupasz 14500 cella (Li-ion AA méretben) nem ugyanaz a dolog - még mindig ~3,7V névleges feszültség.
Most pedig az energiasűrűség: A Li-ion nyer. Ezért a telefonok, laptopok, drónok, kézi szkennerek és a legtöbb modern akkumulátor Li-ion (gyakran NMC/NCA vagy LFP, az alkalmazástól függően). Kilogrammonként és literenként több wattórát kapunk. A vásárló számára ez a következőket jelenti:
- könnyebb eszközök,
- hosszabb üzemidő azonos súly mellett,
- vagy kisebb csomagok ugyanannyi üzemidőért.
A NiMH ugyanannyi energia mellett terjedelmesebb. Ez nem "rossz". Csak nem ugyanazt a teljesítményt hajszolja.
2. Önkisülés és eltarthatósági idő
Íme egy gyors mentális teszt, amit az ügyfelekkel használok: a fiókos teszt.
Friss cellákat szerel be, majd a készülék 6-12 hónapig egy raktárban, egy szervizkocsiban vagy egy pótalkatrészes fiókban áll. Mire tér vissza?
- Standard NiMH történelmileg észrevehető önkisüléssel rendelkezett. Előfordulhat, hogy kihúzza, és bosszantóan alacsony vagy lapos töltöttséget talál.
- Alacsony önkisülés (LSD) NiMH-gondolj az "Eneloop osztály" kategóriára- megváltoztatta ezt a játékot. Az LSD NiMH sokkal jobban tartja a töltést, mint a régebbi NiMH-konstrukciók, így praktikus a távirányítók, érzékelők és készenléti eszközök számára.
- Li-ion általában alacsony önkisülés, de más az ellensége: naptár öregedése. Még ha nem is sokat ciklizálod, a magas töltöttségi állapot + hő idővel csökkentheti a kapacitást.
Melyik a jobb a ritkán használt eszközökhöz? Gyakran Li-ion jobban néz ki a "még mindig van töltés később," de LSD NiMH meglepően versenyképes lehet - és néha megbocsátóbb az ellenőrizetlen tárolásnál.
Beszerzési tipp: ha a tartalék alkatrészek hosszú ideig állnak, adja meg LSD NiMH kifejezetten. A "NiMH" önmagában nem teljes specifikáció.
3. Töltés és biztonság (kritikus)
Ez az a pont, ahol az emberek szó szerint megsérülnek, ha a rendszer összekeveredik.
A töltő inkompatibilitása nem tárgyalható:
- NiMH töltők gyakran használnak ΔV (delta-V) érzékelés és hőmérsékleti viselkedés a töltés megszüntetéséhez.
- Li-ion töltők használja a címet CC/CV (állandó áram / állandó feszültség) pontos feszültséghatárokkal (általában 4,2 V cellánként számos vegyület esetében), és védelmi vezérlést igényelnek.
Figyelmeztetés (érdemes megismételni): Soha ne tegye Li-ion sejtek egy NiMH töltő. És ne feltételezze, hogy az "intelligens töltő" azt jelenti, hogy bármit biztonságosan érzékel. Rossz algoritmus + rossz lezárás = túlmelegedett cella, szellőzés, vagy rosszabb.
Biztonsági profil:
- NiMH általában robusztusabb és kevésbé hajlamos a drámai meghibásodási módokra. Túlmelegedhet, ha visszaélnek vele, de általában nehezebb katasztrofális eseményt kiváltani.
- Li-ion nagyobb energiasűrűséggel rendelkezik, és nagyon nagy áramot tud szolgáltatni, ami nagyszerű - egészen addig, amíg rosszul nem kezelik. Általában egy védelmi áramkör / BMS (akkumulátor menedzsment rendszer) a csomag szintjén (vagy a fogyasztói formátumokban a cellaszinten egy védelmi NYÁK) a túltöltés, a túlkisülés, a túláram és a termikus szökés megakadályozására.
Az ipari ügyfelekkel folytatott munkánk során szerzett tapasztalataink szerint a legtöbb "Li-ion incidens" nem a "nem biztonságos" kémia miatt következik be. Hanem arról, hogy rendszertervezés: töltésszabályozás, mechanikai védelem, hőkezelés és a cellák minősége.
A hideg időjárási teljesítmény az, ahol a valós ügyfelek gyorsan észreveszik a különbséget.
Fagyos körülmények között:
- NiMH küzdhetnek az energiaellátással és a hatékony kapacitással. A belső ellenállás megemelkedik, és terhelés alatt megereszkedik.
- Minőségi Li-ion még mindig erős teljesítményt tud nyújtani, de ez nem varázslat: a hideg növeli az ellenállást a Li-ionban is. Szintén, töltés Li-ion hideg ismert kockázatot jelent - sok rendszer alacsony hőmérsékleten korlátozza a töltőáramot, hogy megakadályozza a lítiumosodás kialakulását.
Ha kültéri felszereléseket (vizsgálati eszközök, kézi szkennerek, távérzékelők) határoz meg, ne csak azt kérdezze, hogy "működik-e -10°C-on?". Kérdezzen:
- mi a kisülési áram hőmérsékleten,
- mi a töltéshatár hőmérsékleten,
- és a csomag/szabályozó érvényesíti-e azt.
Lecserélhetem a NiMH-t lítium-ionra?
A forgatókönyv: Szórakoztató elektronika (AA/AAA)
Válasz: Igen, de csak speciális 1,5 V-os szabályozott Li-ion AA elemekkel.
Ha AA/AAA-t cserélsz távirányítókban, vezérlőkben, játékokban vagy alapvető elektronikai eszközökben, a biztonságos út a következő:
- NiMH (különösen LSD NiMH), vagy
- 1.5V szabályozott Li-ion AA úgy tervezték, mint egy beugró cserét.
Figyelmeztetés: Do nem használjon csupasz 14500 (3,7V) Li-ion egy szabványos AA készülékben. Ugyanaz a méret nem jelenti ugyanazt az elektromos rendszert.
A beszerzéshez: ha a helyszíni csapatok "AA méretű" cellákat tartanak tárolókban, akkor csomagolási és címkézési fegyelemre van szükség. A vegyes tárolókban előfordulnak a hibák.
Válasz: Igen, ez egy gyakori frissítés - és gyakran jelentős teljesítményugrást jelent.
Ez az a terület, ahol a Li-ion ragyog:
- nagyobb teljesítmény,
- kisebb feszültségcsökkenés a csomag lemerülésével,
- jobb teljesítmény-tömeg arány.
De ez követelményekkel jár:
- át kell váltania egy Li-ion megfelelő töltő,
- biztosítja a motor/szabályozó képes kezelni a feszültséget és a csúcsáramot,
- és ideális esetben megfelelő védelemmel és hőtechnikai kialakítással rendelkező csomagokat használjon.
Egy egyszerű hasonlat: a Li-ionra való átállás itt olyan, mintha egy ingázó motort cserélnénk teljesítménymotorra. Nagyszerű eredmények - ha a hajtásláncot erre építik.
C forgatókönyv: Napelemes kerti lámpák
Válasz: Általában nem.
A legtöbb napkollektoros kerti lámpát úgy tervezték, hogy 1.2V NiMH töltési viselkedés és rendkívül egyszerű áramkörök. A drop-in Li-ion általában nem felel meg a töltési módszernek vagy a feszültségelvárásnak.
Hacsak nem tervezi át a meghajtót és a töltőáramkört, maradjon a NiMH-nál. Olcsó, kompatibilis és biztonságos ehhez az architektúrához.
Melyiket érdemes megvenni?
Válassza a NiMH akkumulátort
Válassza a NiMH-t, ha:
- a szokásos háztartási vagy régi eszközökben (távirányítók, órák, régebbi játékok, egyszerű ipari tartozékok) lévő elemeket cseréli ki,
- a biztonság és a robusztusság többet számít, mint a maximális energiasűrűség,
- szűkös a költségvetés, és kiszámítható beszerzést szeretne,
- már rendelkezik NiMH töltési infrastruktúrával a terepen.
Vevői megjegyzés: adja meg LSD NiMH amikor az eltarthatósági idő számít. Csökkenti a szervizhívásokat és a "miért halt meg máris?" panaszokat.
Válasszon lítium-ion akkumulátort
Válassza a Li-iont, ha:
- a súly számít (drónok, kézi vizsgálati eszközök, hordozható műszerek),
- nagy teljesítményre van szüksége (nagy fényerejű zseblámpák, szkennerek, szerszámok),
- hosszabb üzemidőt szeretne két töltés között,
- vásárolsz vagy tervezel egy csomagot egy megfelelő BMS, töltő és mechanikai védelem.
Vevőközpontú összehasonlítás: Ha az Ön KPI-je futási idő kilogrammonként vagy teljesítmény per térfogat, a Li-ion egyértelműen a győztes. Ha az Ön KPI-je kompatibilitás és alacsony kockázatú csere, a NiMH általában nyer.
Közös mítoszok megcáfolva
1. mítosz: "Az akkumulátorokat töltés előtt teljesen le kell meríteni." Ez inkább a régi NiCd. A modern NiMH és Li-ion akkumulátorok esetében a mélykisülés nem "kötelező", sőt, még az élettartamot is lerövidítheti (különösen a Li-ion esetében).
2. mítosz: "A Li-ion örökké tart." A Li-ion az idő, a hőmérséklet és a magas töltöttségi állapot függvényében öregszik. Még alacsony ciklikusság esetén is valós a naptáras öregedés. Ha egy eszköz forrón és teljesen feltöltve ül, a kapacitásvesztés hamarabb jelentkezik, mint szeretné.
Következtetés
Itt nincs "legjobb akkumulátor" - válasszon a következők alapján készülék feszültsége, töltő algoritmus, és terhelés: használat LSD NiMH a oldalon. 1.2V/NiMH-töltés eszközök; használat Li-ion csak akkor, ha a rendszert erre tervezték (megfelelő töltő + védelem); és az AA "frissítések" esetén használjon 1.5V szabályozott Li-ion AA, nem 3.7V cellák. Vegye fel velünk a kapcsolatot, Küldje el a készülék feszültségét, a futási célt és a töltési módszert (vagy egy címkefotót), és gyorsan megmondom, mi biztonságos és mi nem.
GYIK
Használhatok NiMH töltőt lítium-ion akkumulátorokhoz?
Nem. A NiMH és a Li-ion különböző töltési algoritmusokat igényel. A NiMH töltő használata Li-ionon túltölthet vagy félresikerülhet, és biztonsági kockázatot jelenthet.
Miért 3,7 V-osak a lítium elemek és miért 1,5 V-osak az AA elemek?
Ezek különböző vegyületek, különböző elektrokémiai potenciállal. Az AA alkáli ~1,5V, a NiMH ~1,2V, a közönséges Li-ion pedig ~3,6/3,7V névleges feszültségű. Ugyanaz az alak nem jelent azonos feszültséget.
A NiMH akkumulátoroknak van még memóriahatásuk?
Nem a klasszikus NiCd értelemben. A NiMH bizonyos körülmények között többszöri sekély ciklizálás esetén teljesítményproblémákat mutathat, de a "memóriahatás" általában túlértékelt a modern NiMH esetében.
Melyik akkumulátor bírja tovább, a NiMH vagy a lítium-ion?
Attól függ, hogyan definiálod a "hosszabb" fogalmát. A NiMH sok mérsékelt használatú esetben magas ciklusélettartamot biztosíthat. A Li-ion szintén hosszú ideig bírja, de érzékeny a hőre és a magas töltöttségi állapotra (naptári öregedés). A valódi válaszhoz hasonlítsa össze az üzemciklus, a hőmérséklet és a töltéskezelés értékeit.
Mi van, ha véletlenül 3,7 V-os Li-iont használok egy NiMH-nak szánt készülékben?
Hagyja abba a használatát, és ellenőrizze a készüléket túlmelegedése, sérülése vagy rendellenes viselkedése miatt. Ha feltöltődött vagy forrón futott, kezelje komolyan - vizsgálja meg a készüléket, és ne ciklizálja tovább ezt a beállítást.