Baterías de níquel-cadmio frente a baterías de iones de litio

Análisis electroquímico de baterías de níquel-cadmio y baterías de iones de litio

Su batería promedio de níquel cadmio (NiCad) usa cadmio para el terminal negativo, oxihidróxido de níquel para el terminal positivo e hidróxido de potasio acuoso como electrolito.

Una batería de iones de litio (Li-ion) utiliza grafito como terminal negativo, óxido de litio para el terminal positivo y una sal de litio como electrolito. Los iones de litio se mueven desde el electrodo negativo al electrodo positivo durante cada descarga, y viceversa durante la carga.

Si bien las baterías de níquel cadmio son consumibles que deben reemplazarse, las baterías de iones de litio son recargables y no sufren la misma pérdida o descarga de memoria que las baterías de níquel cadmio; requieren menos mantenimiento en general y son más adecuados para el medio ambiente.

Impacto ambiental de una batería de níquel-cadmio y una batería de iones de litio

Las baterías de níquel-cadmio contienen típicamente entre un 6% (baterías industriales) y un 18% (baterías de consumo) de cadmio, que es un metal pesado muy tóxico y siempre requiere un cuidado especial al desechar las baterías. Se considera un material de desecho tóxico y peligroso para el medio ambiente. Esto hace que las baterías de níquel-cadmio sean altamente consumibles y necesiten ser reemplazadas y desechadas de la manera correcta. Desafortunadamente, las baterías de níquel-cadmio siempre sufren un "efecto memoria". La batería recuerda el punto en su ciclo de carga donde comenzó la recarga. Durante los usos posteriores, el voltaje caerá en ese punto como si se hubiera descargado, esto es obviamente un gran inconveniente para el uso a largo plazo.

Los componentes de las baterías de iones de litio son seguros para el medio ambiente, ya que el litio no es un residuo peligroso. Las baterías requieren poco mantenimiento, son más seguras para el medio ambiente y tienen un impacto medioambiental menor. Las baterías de iones de litio tienen poca o ninguna autodescarga, lo que les permite almacenarse sin verse afectadas durante meses sin perder carga, donde este no es el caso de las baterías de níquel cadmio. Las baterías de iones de litio se diferencian de las baterías de níquel-cadmio en el hecho de que requieren poco mantenimiento y no sufren el “efecto memoria” en absoluto y sin mencionar que toleran un rango de temperaturas más amplio que sus contrapartes de baterías de níquel-cadmio.

Comparación de aplicaciones de la batería de níquel-cadmio y la batería de iones de litio

Las baterías de níquel-cadmio son consumibles más grandes que deberán reemplazarse, ya que tienen una vida útil limitada y sufren pérdida de memoria y descarga. Tienen una densidad de energía baja y es más probable que fallen y son mucho peores para el medio ambiente que las baterías de iones de litio. Se consideran desechos peligrosos y requieren un método de eliminación más costoso. Físicamente, se encontrará que son más pesados y más grandes que las baterías de iones de litio. Otros problemas que pueden ocurrir son una depresión de voltaje o el efecto de batería perezosa donde la batería mostrará que está completamente cargada pero después de un uso breve se descarga rápidamente dejando la batería bastante inútil y generalmente ocurre debido a la sobrecarga, carga inversa que ocurre debido a un error del usuario y pueden producir gas hidrógeno potencialmente peligroso y finalmente pueden desarrollarse dendritas con el tiempo y son cristales conductores delgados que se forman dentro de las baterías de níquel-cadmio y pueden penetrar la membrana del separador entre los electrodos y pueden causar cortocircuitos internos y fallas prematuras del níquel. batería de cadmio, todo esto puede significar una vida útil reducida de la batería o una falla temprana y completa de la batería.

Las baterías de iones de litio son físicamente más pequeñas y livianas que las baterías de níquel-cadmio y se pueden encontrar en una variedad más amplia de formas y tamaños para satisfacer las necesidades del objeto motorizado, sin mencionar que tienen una vida útil más larga, altas densidades de energía y más capacidad de almacenamiento. Son más seguras para el medio ambiente y tienen un impacto medioambiental menor que las baterías de níquel cadmio, mientras que funcionan de manera eficiente a un rango de temperaturas más amplio que las baterías de níquel cadmio equivalentes. Las baterías de iones de litio funcionan durante dos o tres veces más cuando están completamente cargadas que las baterías de níquel cadmio y se cargan en aproximadamente la mitad del tiempo. El único inconveniente notable de la batería de iones de litio es que puede ser frágil en su construcción y ubicación y, a menudo, requiere un circuito de protección para mantener un funcionamiento seguro y una larga vida útil sin mantenimiento.

En general, aunque las baterías de iones de litio pueden costar más que las de níquel-cadmio, es obvio ver por qué, los beneficios de las baterías de iones de litio superan seriamente los beneficios de las baterías de níquel-cadmio. En general, son de mejor rendimiento, duran más con menores costos de mantenimiento y, desde el punto de vista medioambiental, son la elección correcta. Cada vez más de nuestra tecnología se cambia por mejores y más brillantes baterías de iones de litio y las baterías de níquel-cadmio se están retirando. Las herramientas inalámbricas son un ejemplo que demuestra que esto es cierto con más y más productos que hacen el cambio. Ahora son la opción de batería más popular en toda la electrónica de consumo y están mostrando un gran crecimiento en campos como las aplicaciones aeroespaciales, los nuevos vehículos eléctricos mejorados y una amplia gama de aplicaciones militares. Las baterías de iones de litio son el sistema de baterías de más rápido crecimiento y no es difícil ver por qué.