EcoBlog

Nikelj-kadmij (NiCd) v primerjavi z LiFePO4 (LFP) – katera baterija je boljša?

lazy

Poleg svinčeve kisline je bila nikelj-kadmijeva (NiCd) ena prvih izumljenih baterij.

Kemija svinčene kisline in NiCad, ki sega v leto 1800, sta preživela večji del 20. stoletja. stoletja tekmujejo za stroškovno najučinkovitejšo vrsto polnilne baterije.

V tem času je NiCd ponudil številne prednosti pred svinčeno kislino. Toda s prihodom litij-ionskih in nedavno litij-železovih fosfatnih (LFP/LiFePO4) baterijskih tehnologij je NiCd zasedel drugo mesto.

Razen za zelo specifične — predvsem industrijske — aplikacije so LiFePO4 baterije veliko boljša možnost.

Preberite, če želite izvedeti, zakaj …

Kaj je NiCd baterija?

Nikelj-kadmijeve baterije (NiCd/NiCad) so polnilne baterije, ki so se nekoč pogosto uporabljale v številnih aplikacijah za shranjevanje električne energije, na primer v električnih orodjih, prenosnih elektronskih napravah in sončnih celicah.

NiCd baterije imajo dolgo zgodovino – prvič so jih izumili leta 1899. — in so v mnogih pogledih boljši od svinčenih akumulatorjev, najbolj razširjenih alternativnih baterij za ponovno polnjenje večino 20. stoletja. stoletja.

V zadnjih letih se je uporaba NiCd baterij zmanjšala, predvsem zaradi izboljšanih kemijskih lastnosti baterij, kot so nikelj-metal-hidridne, litij-ionske (Li-ion) in v zadnjem času litijev železov fosfat (LiFePO4 /LFP), ki postajajo cenovno dostopni. , široko dostopen in ponuja bistveno boljšo zmogljivost.

Poleg tega ima odlaganje kadmija – primarnega materiala, ki se uporablja v NiCd baterijah – uničujoč vpliv na okolje, prehranjevalno verigo in zdravje ljudi. Evropska unija (EU) je leta 2006 začela prepovedovati proizvodnjo NiCd baterij. , in NiCd baterije je zdaj mogoče uporabljati le v omejenih aplikacijah v skladu s strogimi predpisi o proizvodnji, odlaganju in recikliranju.

Prednosti NiCd baterije

Ko so bile svinčeno-kislinske baterije edina alternativa, so mislili, da imajo nikelj-kadmijeve baterije veliko prednosti. Z današnjimi vrhunskimi zmogljivostmi kemije baterij ima NiCd zelo malo prednosti v primerjavi. Vendar se še vedno pogosto uporabljajo v nekaterih aplikacijah.

Tukaj so prednosti nikelj-kadmijevih baterij pred Li-ion in LiFePO4, ki preprečujejo, da bi postale zastarele v izbranih (predvsem komercialnih/industrijskih) primerih uporabe.

Stalno rezervno napajanje

NiCd baterije imajo včasih prednost pred novejšimi tehnologijami, kot je Li-ion, v aplikacijah, kjer je potrebna 100-odstotno zanesljiva neprekinjena proizvodnja električne energije v širokem razponu okoljskih pogojev. Primeri vključujejo rezervne sisteme v letalih, bolnišnicah in podatkovnih centrih, kjer so potrebni napajalniki brez prekinitve (UPS).

Čeprav imajo LiFePO4 baterije, ki jih najdemo v napravah, kot so prenosne elektrarne EcoFlow, skoraj neopazno preklopno hitrost manj kot 30 ms v primeru izpada električne energije, lahko tudi to poškoduje občutljivo elektronsko opremo, kot so trdi diski in namizni računalniki.

Vendar pa je avtomatsko stikalo sistema napajanja v sili (EPS) <30 ms popolnoma sprejemljivo le v nekaj aplikacijah.

Minimalni vpliv temperature na delovanje

V aplikacijah, kjer se pričakujejo ekstremna temperaturna nihanja – na primer v prostorih letalskih sistemov in posebnih proizvodnih procesih – NiCd baterije nudijo zelo zanesljivo delovanje.

Ekstremne temperaturne spremembe – na primer od -10 °C do 30 °C v nekaj urah ali minutah – se redko zgodijo v naravnem okolju, vendar so pogoste v industrijskih aplikacijah.

Poleg tega je temperaturno območje delovanja NiCd baterij izjemno široko, v povprečju od -40°C do +70°C.

Globina praznjenja

NiCd baterije ponujajo večjo globino praznjenja (DoD) kot mnoge druge kemične baterije – zlasti svinčeno kislinske. Višji DoD pomeni, da NiCd baterije zagotavljajo stalen električni tok in moč, tudi ko so skoraj popolnoma izpraznjene.

NiCd baterije lahko prenesejo tudi globoko praznjenje za daljša obdobja brez poškodb. Nasprotno pa bo veliko svinčenih akumulatorjev utrpelo trajne poškodbe in zmanjšano učinkovitost, ko bodo izpraznjeni pod 50 % njihove največje zmogljivosti shranjevanja.

Untitled 8

Kaj je baterija LiFePO4 (LFP)?

Baterije na litij-železov fosfat (LiFePO4/LFP) so novejša podskupina litij-ionske kemije, ki nudi številne prednosti pred tradicionalnimi litij-ionskimi baterijami ter NiCd in svinčeno kislino.

Baterije LiFePO4 so bile izumljene leta 1996. vendar se je tehnologija močno izboljšala in je v zadnjih letih doživela veliko širšo uporabo. Baterije LFP so pri Tesli konec leta 2021 pritegnile veliko pozornost javnosti. napovedal, da prehaja na kemijo LiFePO4 za vsa svoja standardna električna vozila.

image1 4

Kot lahko vidite v zgornji tabeli, je bilo povpraševanje po LiFePO4 (LFP) baterijah na trgu električnih vozil eksplozivno – znak njegove zrelosti kot tehnologije, ki ji daje številne prednosti pred drugimi baterijskimi kemikalijami.

Prednosti baterije LiFePO4

Proizvajalci električnih vozil še zdaleč niso edina podjetja, ki prehajajo na LFP baterije. Ko se tehnologija izboljšuje in cene padajo, vodilni inovatorji solarnih baterij in električne energije zunaj omrežja, kot je EcoFlow, prav tako prehajajo z NiCd in tradicionalnih Li-ion baterij na litij-železov fosfat (LFP).

Tukaj so glavne prednosti LiFePO4 baterij pred NiCd — zlasti v zvezi s sončnimi in izvenomrežnimi rešitvami za napajanje.

Napolniti

Baterije LiFePO4 so cenejše za proizvodnjo kot NiCd, tako glede stroškov materiala kot proizvodnega procesa.

Znižani proizvodni stroški pomenijo, da lahko blagovne znamke ponudijo zmogljivejše solarne baterije, prenosne elektrarne in rešitve za gospodinjske baterije po nižji ceni kot izdelki, ki jih poganja NiCd.

Življenjski cikel

V nasprotju s svinčeno kislino kronološki čas minimalno vpliva na življenjsko dobo Ni-CD in LiFePO4 baterij. Namesto tega, kako pogosto in kako uporabljate baterijo (ali baterije) v vaši prenosni elektrarni ali kompletu Power Kit, je odvisno, kako dolgo bo trajala, preden boste opazili upad zmogljivosti.

Zato je razumevanje življenjskega cikla ključnega pomena pri raziskovanju, katera možnost baterije je najboljša za vas. “Cikel” predstavlja eno popolno izpraznitev in ponovno polnjenje baterije. Življenjska doba je običajno navedena kot proizvajalčeva specifikacija, ki prikazuje, koliko ciklov lahko zagotovi vaša baterija, preden se njeno delovanje znatno poslabša.

Naredimo primerjavo “jabolka z jabolki”, ki bo pomagala ponazoriti veliko superiornost baterij LiFePO4 pred NiCd v smislu življenjskega cikla …

Untitled 3

Prvotna prenosna elektrarna EcoFlow DELTA Max je bila na drugem mestu za vodilnim modelom DELTA Pro v zmogljivosti shranjevanja, razširljivosti, AC izhodu in vhodu za solarno polnjenje – to je do nedavnega.

Untitled 4

Nedavno izdani DELTA 2 Max je že prejel nagrado Red Dot Design Award in je velika nadgradnja originalnega DELTA Max v skoraj vseh pogledih.

Prvič, DELTA 2 Max uporablja baterijo LiFePo4 (LFP). DELTA Max uporablja NiCd. Preverite, kako to vpliva na življenjsko dobo.

DELTA Max 2000 (Original) življenjska doba cikla: 800 ciklov do 80 % zmogljivosti
Največja življenjska doba cikla Delta 2: 3000 ciklov do 80+ % zmogljivosti
To je 275 % več ciklov po 21 % nižji maloprodajni ceni kot DELTA 2 Max z baterijo LiFePO4 kot DELTA Max z NiCD.

Upoštevajte, da zmanjšana zmogljivost na 80 % zmogljivosti ne pomeni, da PPS ne bo deloval. Le pogosteje ga boste morali polniti. DELTA 2 Max bo zdržal 10+ let redne uporabe.

Hitrejši čas polnjenja

LiFePO4 se polni veliko hitreje kot druge kemične baterije, zaradi česar so edinstveno primerne za električna vozila. Preživite čas na polnilnici in več časa na poti.

To je tudi velika prednost za sisteme sončne energije, kjer je potencial za proizvodnjo električne energije naravno omejen z razpoložljivimi konicami sončne svetlobe na vaši lokaciji.

Untitled 9

DELTA 2 Max lahko doseže 0-80 % napolnjenosti svoje baterije LFP z zmogljivostjo 2048 Wh v 43 minutah, ki jih je svetovno premagal, če združi 1000 W sončnega vhoda z AC (domačo) elektriko. Ali v 1,1 ure, samo z uporabo klimatske naprave.

Širok razpon delovnih temperatur

Čeprav se baterije LFP ne morejo kosati z NiCd pri delovanju pri ekstremnih temperaturah, imajo bolj celovit razpon delovne temperature kot svinčeno-kislinske ali tradicionalne litij-ionske baterije.

Manjši vpliv na okolje

Negativen vpliv nepravilnega odlaganja NiCd baterij na zdravje ljudi in okolje – zlasti kadmij, ki ga vsebujejo – je že povzročil, da so v EU večinoma prepovedane.

LiFeP04 baterije veljajo za veliko bolj okolju prijazne. Pri njihovi proizvodnji se ne uporabljajo nevarne težke kovine, kot sta svinec ali kadmij, velike naložbe v recikliranje litija pa pomenijo, da se več litija ponovno uporabi, namesto da bi ga pridobili iz zemlje.

Poleg tega izjemno dolga življenjska doba LFP pomeni, da je treba baterije redkeje menjati – kar je dobro za vas kot potrošnika. In okolje.

Humana proizvodna in dobavna veriga

Kobalt je nujen za delovanje tradicionalnih litij-ionskih baterij. Približno 70 % svetovnega kobalta se izkoplje in predela v Demokratični republiki Kongo v surovih delovnih pogojih.

DR Kongo je ena najrevnejših držav na svetu in naraščajoče povpraševanje po kobaltu iz električnih vozil in drugih tehnologij čiste energije ni izboljšalo življenj večine njenih ljudi. Namesto tega ženske in otroci, stari šest ali sedem let, delajo, da bi zadovoljili svetovno povpraševanje, ne da bi od tega imeli koristi.

Po poročanju The Guardiana so Apple, Google, Dell, Microsoft in Tesla celo tožile “kongovske družine, ki trdijo, da so bili njihovi otroci med rudarjenjem kobalta ubiti ali pohabljeni.”

Če izberete LiFeP04 baterije namesto Li-on, naredite izbiro, ob kateri se lahko počutite dobro – kot potrošnik in nekdo, ki mu ni vseeno za človekove pravice.

Kakšne so razlike med NiCd in LFP baterijami?

Energijska gostota in zmogljivost

Baterije LiFePO4 imajo večjo zmogljivost shranjevanja energije na prostornino kot baterije NiCd, kar pomeni, da lahko enako količino električne energije shranite na manj prostora.

Poleg tega imajo sedanje baterije LFP približno dvakrat večjo energijsko gostoto kot NiCd, kar pomeni, da niso samo manjše od NiCd baterij enake kapacitete, ampak tudi lažje.

Varnost in toplotna stabilnost

Baterije LiFePO4 so varnejše od tradicionalnih Li-ionskih baterij in možnosti NiCd. Pri NiCd baterijah obstaja večja verjetnost, da se pregrejejo, kar vodi do zmanjšane učinkovitosti in celo potencialne nevarnosti požara.

Li-ionske baterije so nagnjene k toplotnemu uhajanju, kar lahko povzroči nenadno povišanje notranje temperature baterije. Znano je, da toplotni beg povzroča požare in celo eksplozije.

Nasprotno imajo LFP baterije večjo toplotno stabilnost, zaradi česar so bistveno varnejše.

Učinek spomina

Ena najpomembnejših pomanjkljivosti NiCd baterij je tako imenovani spominski učinek. Ko je NiCad baterija le delno izpraznjena, si “zapomni” raven, do katere je bila izpraznjena, kot svojo največjo zmogljivost shranjevanja, kar znatno skrajša poznejšo življenjsko dobo baterije.

Obstajajo načini za morebitno obrnitev spominskega učinka — na primer popolno izpraznitev in ponovno polnjenje baterije ter druge metode obnovitve.

Toda to je lahko velika izguba vašega časa in truda.

Baterije LiFePO4 niso podvržene spominskemu učinku.

Življenjski cikel in življenjska doba

Kot smo že omenili, imajo LiFePO4 baterije znatno daljšo življenjsko dobo kot NiCd baterije – pogosto med 200 – 300 %. Več ciklov pomeni daljšo življenjsko dobo in boljšo donosnost naložbe.

Lažje je za vaš bančni račun in planet, saj je LFP baterije mogoče zamenjati veliko manj pogosto kot njihove NiCd primerke.

Cena

Baterije LiFePO4 so cenejše za proizvodnjo v smislu materialnih stroškov in enostavnosti izdelave. Skupaj s številnimi drugimi prednostmi so nižji stroški eden od pomembnih razlogov, zakaj je toliko proizvajalcev električnih vozil v zadnjih letih sprejelo LFP baterijsko kemijo.

Glede na aplikacijo pa cenejša baterija ne bo vedno pomenila bistveno nižje cene. Pri solarnih generatorjih, na primer, modeli, ki jih poganja LiFePO4, za optimalno delovanje potrebujejo dodatne/kompleksnejše komponente poleg baterije.

Pogosto zastavljena vprašanja

Kaj je boljše, NiCd ali LFP baterije?

Za veliko večino potrošniških aplikacij – od avtodomov do električnih orodij do napajalnih rešitev izven omrežja – so LFP baterije v mnogih pogledih veliko boljše od NiCd baterij. LiFePO4 prekaša NiCd v smislu stroškov, življenjske dobe, hitrosti polnjenja, prenosljivosti in več. Razen če potrebujete NiCd baterijo za zagon komercialnega reaktivnega motorja, imajo LFP baterije NiCd zmagovalca – na dlani.

Untitled 10

Končne misli

Nekoč, ko sta obstajali le dve tehnologiji potrošniških baterij za ponovno polnjenje – svinčeno kislinska in nikelj-kadmijeva – je imela kemija NiCd nekaj pomembnih prednosti.

A ti dnevi so že zdavnaj minili.

Razen v aplikacijah, kjer je potrebno neprekinjeno napajanje (UPS) in v omejenih primerih industrijske uporabe, je NiCm v skoraj vseh pogledih slabši od litijevega železovega fosfata (LiFePO4).

Pri EcoFlow je kemija baterij LiFePO4 v središču naših rešitev za napajanje zunaj omrežja, kot so Power Kits in Smart Home Ecosystem.

Naučite se, kako že danes z izdelki EcoFlow preklopiti na čisto, obnovljivo energijo.