تفاوت باتری نیکل کادمیوم و باتری لیتیوم یون

تفاوت باتری لیتیوم یونی با نیکل کادمیوم یکی از مهم ترین سؤالاتی است که در هنگام خرید ابزار بی سیم مانند دریل شارژی و ابزارهای شارژی دیگر بوجود می آید. سؤال مهم اینکه دستگاه های شارژی با باتری لیتیوم-یونی بهتر هستند یا ابزارهایی با باتری های نیکل-کادمیومی؟

حال برای پاسخ به این سؤال که فرق باتری لیتیوم یون و نیکل کادمیوم چیست؟ به ویژگی ها و تفاوت های این دو نوع باتری می پردازیم. با مجله راندنو همراه باشید.

آنچه در ادامه می خوانیم:

• باتری سرب اسید
• باتری نیکل کادمیوم چیست؟
• باتری لیتیومی چیست؟
• تفاوت باتری لیتیوم یونی با نیکل کادمیوم
• جمع بندی

باتری سرب اسید

باتری های سرب اسید نمونه ای از باتری های قابل شارژ هستند که در سال 1859 توسط یک داشمند فرانسوی به نام گاستون پلانته اختراع شدند. از این باتری ها به عنوان منبع تغذیه بالا استفاده می شود.

باتری سرب اسید از ساختاری سخت تر، حجیم تر و بزرگ تر برخوردار است و قیمت آن نسبت به باتری های دیگر کمتر است. این باتری مقدار بیشتری از انرژی را داخل خود ذخیره می کند.

از این نوع باتری می توان برای برق اضطراری، موتور خودرو و وسایل نقلیه، کشتی و … استفاده کرد. این باتری ها بسیار سنگین هستند و به دلیلی وزن بالا، در بسیاری از ابزارهای بی سیم و شارژی قابل استفاده نیستند.

از معایب دیگر این باتری، حساسیت بالای آن به تخلیه کامل است. البته حساسیت به تخلیه یا دشارژ کامل برای تمامی باتری ها وجود دارد و در هربار تخلیه کامل، مقداری از ظرفیت باتری از بین می رود.

میزان و درجه حساسیت برای باتری های مختلف با یکدیگر متفاوت است و برای باتری های سرب اسیدی، این حساسیت بسیار بالاست. این موضوع باعث بروز پدیده ای به نان خوردگی شبکه و کاهش طول عمر باتری می شود.

از مزایای این باتری می توان به جریان بالا، قیمت ارزان، محدوده دمای کاری مناسب و … اشاره کرد.

برای برسی تفاوت باتری لیتیوم یونی با نیکل کادمیوم لازم است با ویژگی های هرکدام از باتری ها بیشتر آشنا شویم:

بیشتر بخوانید: هر آنچه باید درباره باتری دریل شارژی بدانیم

باتری نیکل کادمیوم چیست؟

باتری های نیکل-کادمیوم (Nickel-cadmium battery) یا باتری نیکاد نسبت به باتری های لیتیومی قدیمی تر هستند و برای سالیان طولانی مورد استفاده قرار گرفته اند. تاریخچه استفاده از این نوع باتری به سال 1899 باز می گردد. با گذشت زمان و پیشرفت علم و فناوری، نوع جدیدی از باتری ها به نام باتری های لیتیوم-یونی ظهور کردند.

باطری نیکل کادمیوم، از اکسید نیکل و کادمیوم به عنوان الکترود تشکیل شده است. محلول هیدروکسید پتاسیم نیز نقش الکترولیت را در این نوع باتری برعهده دارد. این باتری چرخه دشارژ بالایی دارد و از طول عمر بالایی نیز برخوردار است اما امروزه به علت خطرات زیست محیطی کادمیوم، کمتر مورد استفاده می گیرد.

از طرفی، پدیده خود دشارژی نیز در این نوع باتری با سرعت بیشتری نسبت به باتری های سرب اسیدی انجام می شود.

این باتری در سایزهای قلمی، نیم قلمی و SC و با ولتاژهای گوناگون تولید و به بازار عرضه می شود. از این نوع باتری در اسباب بازی های کنترلی، دریل شارژی، تلفن بیسیم و … استفاده می شود. سلول های باطری نیکل کادمیوم ولتاژی حدود ۱.۲ ولت دارند.

نحوه شارژ باتری نیکل کادمیوم

باتری های نیکل کادمیوم معمولاً در زمان های کم (۱ ساعت) شارژ می شوند و این زمان به مراتب از باتری های سرب اسیدی کمتر است. این باتری نسبت به نوع سرب اسید، حساسیت بیشتری نسبت به اضافه شارژ دارد و ولتاژ آن در حین شارژ، از ولتاژ آن پس از اتمام شارژ بیشتر است.

بیشتر بخوانید: راهنمای خرید دریل شارژی ، بهترین دریل شارژی را چگونه انتخاب کنیم؟

باتری لیتیومی چیست؟

در جواب سؤال باتری لیتیوم یونی چیست باید بگوییم باتری لیتیومی یا باتری لیتیوم یون (Lithium-ion battery) از انواع باتری های قابل شارژ است که از سال ۱۹۹۱ مورد استفاده قرار گرفت. این نوع باتری در تلفن های همراه، تبلت، ماشین های الکتریکی و … کاربرد دارد. هم چنین این باتری ها قابلیت کارکرد در دماهای بالاتر را نیز دارند.

در یک باتری قابل شارژ، واکنش های شیمیایی قابل بازگشت هستند. در حالت تخلیه شارژ، واکنش یک طرفه موجب تولید برق از سمت باتری می شود و در حالت شارژ، واکنش معکوس شده و انرژی در داخل باتری ذخیره می شود.

باتری های لیتیومی از چندین واحد تولیدکننده برق تشکیل می شوند که به این واحدها سلول گفته می شود. هرکدام از سلول ها ولتاژی برابر با ۳ الی ۴ ولت دارند. برای مثال، یک باتری لیتیومی با ولتاژ ۱۶ ولت، معمولاً ۳ الی ۴ سلول برای تولید برق دارد.

هر سلول در این باتری از سه بخش الکترود مثبت، الکترود منفی و ماده شیمیایی الکترولیت تشکیل می شود. شارژ و تخلیه باتری لیتیومی براساس حرکت یون های لیتیوم صورت می گیرد.

در زمان شارژ، یون ها از طریق الکترولیت، از سمت الکترود مثبت به سمت الکترود منفی و در زمان تخلیه، در جهت معکوس حرکت می کنند. برای اتصال و جوش انواع باطری لیتیوم یونی از دستگاه نقطه جوش باتری لیتیوم استفاده می شود.

تفاوت باتری لیتیوم یونی با نیکل کادمیوم

برای انتخاب باتری مناسب برای ابزار شارژی خود لازم است تفاوت باتری لیتیوم یونی با نیکل کادمیوم را بدانید. این تفاوت ها عبارتند از:

• ترکیب شیمیایی: در باتری نیکل-کادمیوم از کادمیوم به عنوان آند و از نیکل به عنوان کاتد استفاده شده است و از پتانسیل آبی نیز به عنوان الکترولیت استفاده می شود. اما در باتری لیتیومی، از گرافیت به عنوان آند، از اکسید لیتیوم به عنوان کاتد و از نمک به عنوان گرافیت استفاده می شود.
• اثرات زیست محیطی: باتری های نیکل-کادمیومی حاوی ۶% تا ۱۸% کادمیوم هستند که یک فلز سنگین و سمی به شمار می رود. از این رو برای دفع به مراقبت بیشتری نیاز دارند. اما به دلیل اینکه لیتیوم در دسته مواد بی خطر برای طبیعت به شمار می رود، باتری های لیتیومی از نظر زیست محیطی ایمن تر هستند.
• قیمت: در ساخت باتری های لیتیومی، به دلیل وجود مدار محافظ جهت نظارت بر ولتاژ و جریان، حدود ۴۰% هزینه بیشتری صرف می شود. بنابراین قیمت باتری های لیتیومی نسبت به قیمت باتری نیکل کادمیوم بیشتر است.

• عملکرد: بزرگ ترین مشکل باتری کادمیوم این است که دچار مشکلی به نام اثر حافظه (Memory Effect) هستند. این حالت به این معناست که باتری در اواسط زمان شارژدهی خود زیاد استفاده شده و مجدداً شارژ می شود. یعنی در اواسط کار دچار حالتی مانند افت ولتاژ می شود و ضعیف به نظر می رسد. به این دلیل، باتری های نیکل کادمیوم می بایست تا آخر تخلیه شده و مجدداً تا انتهای ظرفیت خود شارژ کامل شوند. در حالی که در باتری های لیتیومی چنین نیست و عمل شارژ و دشارژ به خوبی انجام می شود. گفتنی است که در باتری های نیکل-کادمیومی، عمل شارژ و دشارژ تا ۱۰۰۰ بار به خوبی انجام می شود. از طرفی، باتری های لیتیومی برای مدت طولانی تری می توانند در حالت شارژشده باقی بمانند.
• وزن: باتری های لیتیم یون از وزن کمتری نسبت به انواع دیگر باتری ها برخوردارند که این موضوع در ابزارهای قابل حمل از جمله گوشی همراه، دریل، اره و … موضوع بسیار امر مهمی به شمار می رود.

در بررسی تفاوت باتری لیتیوم یونی با نیکل کادمیوم باید گفت که به طور کلی، باتری های لیتیوم-یونی با توجه به میزان انرژی که ذخیره می کنند، از لحاظ اندازه نسبت به باتری های نیکل-کادمیومی کوچک تر و سبک تر هستند و نیاز به نگهداری کمتری دارند.

اما هر دو نوع این باتری ها یک میزان پتانسیل برای تولید توان دارند. برای مثال، باتری نیکل کادمیوم ۱۲ ولت نسبت به باتری لیتیومی ۱۲ ولت به مقدار یکسان توان را ارائه می دهد اما مدت ارائه این توان با یکدیگر متفاوت است.

جمع بندی

باتری‌ نیکل کادمیوم و باتری لیتیوم یون دو نوع باتری متداول در ابزارهای بی‌سیم مانند دریل‌های شارژی هستند و هرکدام ویژگی‌ها و مزایای خود را دارند. در این مقاله به صورت جامع به بررسی این دو باتری پرداخته شده است. به طور کلی، باتری نیکل کادمیوم و باتری لیتیوم یون به دلیل ویژگی‌هایی مانند ظرفیت بالا، وزن سبکتر، و عدم اثر حافظه، برای استفاده در ابزارهای بی‌سیم پیشنهاد می‌شوند. اما در برخی موارد، ممکن است باتری‌های نیکل کادمیوم به دلیل قیمت مناسب‌تر یا عمر طولانی‌تر شارژ، مناسب‌تر باشند. در راندنو می‌توانید قیمت‌ها و مشخصات فنی محصول مورد نظر را مورد بررسی قرار دهید. همچنین با مراجعه به سایت راندنو امکان خرید مستقیم و بدون واسطه انواع ابزارهای برقی از فروشندگان مختلف برای خریداران فراهم است. کاربران می توانند نظرات و سؤالات خود را به منظور آگاهی کاربران دیگر در زیر این مقاله درج کنند.

بیشتر بخوانید: ابزار برقی بخریم یا ابزار شارژی؟