ההבדל בין ניקל-מתכת הידריד, סוללות ניקל-קדמיום וסוללות ליתיום

סוללות NiMH

סוללות ניקל-מתכת הידריד מורכבות מיוני מימן וניקל מתכתי.יש להן 30% יותר עתודת כוח מסוללות ניקל-קדמיום, קלות יותר מסוללות ניקל-קדמיום, ויש להן חיי שירות ארוכים יותר.הם ידידותיים לסביבה ואין להם אפקט זיכרון.החיסרון של סוללות ניקל-מתכת הידריד הוא שהמחיר של סוללות ניקל-קדמיום יקר בהרבה, והביצועים גרועים יותר משל סוללות הליתיום.

סוללת ליתיום יון

סוללה בעלת צפיפות אנרגיה גבוהה עשויהבטריות ליתיום. סוללת ליתיום-יוןהוא גם סוג שלסוללה חכמה, הוא יכול לשתף פעולה עם מטען חכם מקורי מיוחד כדי להשיג את זמן הטעינה הקצר ביותר, את מחזור החיים הארוך ביותר ואת הקיבולת הגדולה ביותר.סוללת ליתיום-יוןכרגע היא הסוללה הטובה ביותר.בהשוואה לסוללות ניקל-קדמיום וסוללות ניקל-מימן באותו גודל, יש לה את עתודת הכוח הגדולה ביותר, את המשקל הקל ביותר, את החיים הארוכים ביותר, את זמן הטעינה הקצר ביותר וללא אפקט זיכרון.

ישנם שני סוגים עיקריים של סוללות נטענות: סוללות עופרת וסוללות אלקליין.סוללות ניקל-קדמיום (NiCd), ניקל-מתכת הידריד (NiMH) וסוללות הליתיום-יון (Li-Ion) הנמצאות בשימוש כיום הן כולן סוללות אלקליין.

חומר הלוח החיובי של סוללת NiMH הוא NiOOH, חומר הלוח השלילי הוא סגסוגת סופגת מימן.האלקטרוליט הוא בדרך כלל תמיסה מימית של 30% KOH, ומוסיפים כמות קטנה של NiOH.הדיאפרגמה עשויה מבד לא ארוג וינילון נקבובי או בד לא ארוג ניילון.ישנם שני סוגים של סוללות NiMH: גליליות ומרובעות.

לסוללות NiMH יש מאפייני פריקה טובים בטמפרטורה נמוכה.אפילו בטמפרטורת סביבה של -20 מעלות צלזיוס, תוך שימוש בזרם גדול (בקצב פריקה של 1C) לפריקה, החשמל הנפרק יכול להגיע ליותר מ-85% מהקיבולת הנומינלית.עם זאת, כאשר סוללות NiMH נמצאות בטמפרטורה גבוהה (מעל +40°C), קיבולת האחסון תרד ב-5-10%.אובדן הקיבולת הנגרם כתוצאה מפריקה עצמית (ככל שהטמפרטורה גבוהה יותר, כך קצב הפריקה העצמית גדול יותר) הוא הפיך, וניתן להחזיר את הקיבולת המרבית למספר מחזורי טעינה-פריקה.מתח המעגל הפתוח של סוללת NiMH הוא 1.2V, שזהה לסוללת NiCd.

תהליך הטעינה של סוללות NiCd/NiMH דומה מאוד, דורש טעינת זרם קבוע.ההבדל בין השניים הוא בעיקר בשיטת זיהוי הפסקת הטעינה המהירה למניעת טעינת יתר של הסוללה.המטען מבצע טעינת זרם קבוע על הסוללה, ובמקביל מזהה את מתח הסוללה ופרמטרים נוספים.כאשר מתח הסוללה עולה באיטיות ומגיע לערך שיא, הטעינה המהירה של סוללת NiMH נפסקת, ואילו עבור סוללת NiCd, הטעינה המהירה נפסקת כאשר מתח הסוללה יורד ב-△V בפעם הראשונה.על מנת למנוע נזק לסוללה, לא ניתן להתחיל בטעינה מהירה כאשר טמפרטורת הסוללה נמוכה מדי.כאשר טמפרטורת הסוללה Tmin נמוכה מ-10°C, יש לעבור למצב טעינת טפטוף.ברגע שטמפרטורת הסוללה מגיעה לערך שצוין, יש להפסיק את הטעינה מיד.

סוללות ניקל-קדמיום

החומר הפעיל על הצלחת החיובית של סוללת NiCd סוללת ניקל-קדמיום מורכב מאבקת תחמוצת ניקל ואבקת גרפיט.הגרפיט אינו משתתף בתגובות כימיות, ותפקידו העיקרי הוא לשפר את המוליכות.החומר הפעיל על הצלחת השלילית מורכב מאבקת תחמוצת קדמיום ואבקת תחמוצת ברזל.תפקידה של אבקת תחמוצת הברזל היא לגרום לאבקת תחמוצת הקדמיום להיות בעלת יכולת דיפוזיה גבוהה יותר, למנוע הצטברות ולהגדיל את הקיבולת של לוחית האלקטרודה.החומרים הפעילים עטופים בהתאמה ברצועות פלדה מחוררות, שהופכות ללוחיות החיוביות והשליליות של הסוללה לאחר יצירת לחיצה.הלוחות הקוטביים מופרדים על ידי מוטות בידוד מגומי קשיח עמידים בפני אלקלי או לוחות גליים מחוררים מפוליויניל כלוריד.האלקטרוליט הוא בדרך כלל תמיסת אשלגן הידרוקסיד.בהשוואה לסוללות אחרות, קצב הפריקה העצמית של סוללות NiCd (כלומר, הקצב שבו הסוללה מאבדת טעינה כאשר אינה בשימוש) הוא בינוני.במהלך השימוש בסוללות NiCd, במידה והן אינן פרוקות במלואן, הן ייטענו מחדש, ובפעם הבאה שהן ייפרקו הן לא יוכלו לפרוק את כל הכוח שלהן.לדוגמה, אם 80% מהסוללה ריקנית ואז טעונה במלואה, הסוללה יכולה לפרוק רק 80% מהסוללה.זהו מה שנקרא אפקט הזיכרון.כמובן, מספר מחזורי פריקה/טעינה שלמים ישחזרו את סוללת NiCd לפעולה רגילה.בשל השפעת הזיכרון של סוללות NiCd, אם הן אינן פרוקות לחלוטין, יש לפרוק כל סוללה מתחת ל-1V לפני הטעינה.