Какой аккумулятор лучше: литиевый или NiMh?-xmacey.com

Блог

Категории

блог

Новый блог

Теги

Какой аккумулятор лучше: литиевый или NiMh?

September 12 , 2025

Какой аккумулятор лучше — литиевый или NiMH?

Благодаря современным технологиям, технологии аккумуляторов продолжают развиваться. Литиевые и никель-металлгидридные аккумуляторы, два основных типа аккумуляторов, обладают уникальными преимуществами и сферами применения. В этой статье представлен подробный анализ литий-ионных и никель-металлгидридных аккумуляторов с различных точек зрения, включая плотность энергии, время зарядки, скорость саморазряда, стоимость, безопасность, срок службы, экологичность и сопутствующие технологии, что поможет читателям лучше понять и выбрать подходящий тип аккумулятора.

Плотность энергии

Плотность энергии — ключевой показатель производительности, напрямую влияющий на срок службы аккумулятора, его объём и вес. Литиевые аккумуляторы обычно имеют плотность энергии от 150 до 250 Вт⋅ч/кг, в то время как никель-металлгидридные — примерно от 60 до 120 Вт⋅ч/кг. Это означает, что литиевые аккумуляторы могут обеспечить большую энергоёмкость при том же весе, что делает их подходящими для устройств, требующих высокой плотности энергии, таких как смартфоны и электромобили.

Lithium ion battery

Время зарядки
Время зарядки играет решающую роль в удобстве использования. Литиевые аккумуляторы заряжаются быстро, обычно полностью за 2–3 часа. Никель-металлгидридные же аккумуляторы заряжаются дольше, обычно за 3–10 часов. Литиевые аккумуляторы, безусловно, имеют преимущество для устройств, требующих быстрой зарядки, таких как мобильные телефоны и электроинструменты.

Скорость саморазряда
Скорость саморазряда — это естественная потеря заряда аккумулятора при простое. Литиевые аккумуляторы имеют более низкую скорость саморазряда, примерно 1,5–2% в месяц, в то время как никель-металлгидридные аккумуляторы имеют более высокую скорость саморазряда, достигающую 20–30% в месяц. Это означает, что литиевые аккумуляторы лучше сохраняют заряд при длительном бездействии, что делает их подходящими для резервных источников питания и устройств, которые не используются в течение длительного времени.

Расходы
Стоимость — важный фактор при выборе аккумулятора. Никель-металлгидридные аккумуляторы имеют более низкую себестоимость производства и относительно доступны по цене. Литиевые аккумуляторы производятся сложнее и относительно дороги, но благодаря технологическому прогрессу и крупномасштабному производству их цены неуклонно снижаются, и они постепенно становятся основным видом аккумуляторов на рынке. Для устройств с ограниченным бюджетом никель-металлгидридные аккумуляторы могут быть более привлекательными.

Безопасность
Безопасность — ключевой вопрос при использовании аккумуляторов. Никель-металлгидридные аккумуляторы обычно считаются более безопасными, чем литиевые, поскольку обладают меньшей удельной теплоёмкостью и плотностью энергии, а также температурой плавления 400 °C. Это означает, что они не нагреваются быстро и не воспламеняются при столкновении, раздавливании, проколе или коротком замыкании. Однако из-за высокой реакционной способности ионов лития и высокой плотности энергии некоторые виды материалов, используемых в литиевых аккумуляторах, являются огнеопасными. Короткое замыкание может вызвать повышение температуры, что может привести к самовозгоранию. Таким образом, никель-металлгидридные аккумуляторы обладают неоспоримым преимуществом в плане безопасности.

Срок службы
Срок службы — ключевой показатель эффективности аккумулятора. Срок службы литий-ионных аккумуляторов обычно составляет более 1000 циклов зарядки, а никель-металлгидридных — от 300 до 500. Это означает, что литий-ионные аккумуляторы работают лучше при длительном использовании и подходят для приложений, требующих длительного срока службы, например, для электромобилей и систем накопления энергии.

Экологические показатели
Экологические характеристики играют ключевую роль в современных аккумуляторных технологиях. Никель-металлгидридные аккумуляторы не содержат токсичных тяжёлых металлов и имеют высокую степень переработки. Хотя литий-ионные аккумуляторы не содержат опасных веществ, таких как кадмий, процессы их производства и переработки оказывают определённое воздействие на окружающую среду. В целом, никель-металлгидридные аккумуляторы обладают более высокими экологическими характеристиками.

Сценарии применения
Литий-ионные аккумуляторы широко используются в смартфонах, ноутбуках, электромобилях, электроинструментах и системах хранения энергии на основе возобновляемых источников. Высокая плотность энергии, быстрая зарядка и длительное время автономной работы делают их предпочтительным выбором для этих высокопроизводительных устройств. Никель-металлгидридные аккумуляторы чаще используются в цифровых камерах, устройствах связи, косметических средствах личной гигиены и гибридных автомобилях. Низкая стоимость и высокая безопасность делают их конкурентоспособными в этих областях.

Скорость зарядки
Литиевые аккумуляторы обычно заряжаются быстрее, чем никель-металлгидридные (NiMH). Литиевые аккумуляторы можно полностью зарядить за один-три часа, в то время как никель-металлгидридные (NiMH) аккумуляторы заряжаются более десяти часов. Благодаря возможности быстрой зарядки литиевые аккумуляторы более подходят для устройств, требующих быстрой зарядки, например, для смартфонов и электромобилей.

Методы зарядки
Литиевые и никель-металлгидридные аккумуляторы заряжаются разными способами. Литиевые аккумуляторы обычно заряжаются постоянным током и постоянным напряжением (CCCV), при котором зарядка изначально осуществляется постоянным током. Когда напряжение достигает определённого уровня, аккумулятор переключается на постоянное напряжение до полной зарядки. С другой стороны, никель-металлгидридные аккумуляторы больше полагаются на зарядку постоянным током, что обеспечивает меньшие колебания тока и более равномерное напряжение во время зарядки.

Эффективность зарядки
Эффективность зарядки — это эффективность преобразования аккумулятором электрической энергии в химическую в процессе зарядки. У литий-ионных аккумуляторов эффективность зарядки по кулоновскому току обычно составляет от 80% до 90%, а у никель-металлгидридных — 66%. Это означает, что на каждые 100 ампер-часов заряда требуется 150 ампер-часов. Это означает, что литий-ионные аккумуляторы теряют меньше энергии во время зарядки и более эффективны.

Температурная чувствительность
Никель-металлгидридные аккумуляторы чувствительны к температуре, что приводит к падению их напряжения при колебаниях температуры и потенциальному взрыву при экстремальных температурах. В отличие от них, литий-ионные аккумуляторы, хотя и чувствительны к температуре, обычно лучше переносят колебания температуры и поддерживают постоянное напряжение даже при высоких температурах.

Безопасность зарядки
Никель-металлгидридные аккумуляторы обычно считаются более безопасными, чем литий-ионные, поскольку содержат меньше активных компонентов, что снижает вероятность химических реакций. Из-за своих химических свойств литий-ионные аккумуляторы более подвержены тепловому разгону при перегреве или перезаряде, поэтому для обеспечения безопасной работы требуется наличие защитных схем.

Механизм генерации тепла и тепловая модель
В литий-ионных аккумуляторах во время зарядки и разрядки происходят химические реакции, выделяющие тепло. Отрицательный электрод литий-ионного аккумулятора имеет слой SEI. При температуре от 80 до 120 °C слой SEI разлагается, что приводит к чрезмерному тепловыделению. Тепловые модели для литий-ионных аккумуляторов обычно основаны на формуле, предложенной Бернарди и соавторами, предполагающей равномерное тепловыделение внутри аккумулятора.

Механизм тепловыделения никель-металлгидридных аккумуляторов аналогичен механизму литий-ионных аккумуляторов, но из-за различий в химическом составе и характеристиках реакций скорость тепловыделения и тепловая модель могут различаться. Никель-металлгидридные аккумуляторы также генерируют тепло во время зарядки, но количество выделяемого тепла, как правило, ниже, чем у литий-ионных аккумуляторов.

Система терморегулирования (BTMS)
Система BTMS для литий-ионных аккумуляторов, как правило, сложнее, поскольку литий-ионные аккумуляторы более чувствительны к температуре. Диапазон рабочих температур литий-ионных аккумуляторов узок: оптимальная рабочая температура составляет около 25 °C, а максимальная разница рабочих температур не превышает 5 °C. Системы терморегулирования литий-ионных аккумуляторов требуют строгого контроля температуры для предотвращения теплового разгона и продления срока службы. Системы терморегулирования NiMH-аккумуляторов относительно просты, поскольку они менее чувствительны к температуре. NiMH-аккумуляторы могут работать в широком диапазоне температур, и экстремальные температуры редко влияют на их производительность и срок службы.

Технологии охлаждения
Распространенные технологии охлаждения литий-ионных аккумуляторов включают воздушное охлаждение, жидкостное охлаждение и охлаждение с помощью фазово-переходных материалов. Системы жидкостного охлаждения широко используются для литий-ионных аккумуляторов, особенно в электромобилях, благодаря их эффективному теплообмену. Системы жидкостного охлаждения позволяют поддерживать постоянную температуру аккумулятора, снижая риск снижения производительности и теплового разгона.

NiMH-аккумуляторы могут использовать воздушное охлаждение или простые системы жидкостного охлаждения. Поскольку никель-металлгидридные аккумуляторы имеют меньший риск теплового разгона, конструкция их системы охлаждения может быть относительно простой и экономичной.

Контроль температуры
Литий-ионные аккумуляторы требуют более строгого контроля температуры, что требует точной системы контроля для поддержания оптимального рабочего диапазона. Система терморегулирования литий-ионных аккумуляторов может включать в себя такие компоненты, как датчики температуры, вентиляторы, насосы и охлаждающую жидкость для активного контроля температуры.
Никель-металлгидридные батареи требуют менее строгого контроля температуры и могут нуждаться только в пассивной системе терморегулирования, например, радиаторе или естественном конвекционном охлаждении.

Тепловая безопасность
Тепловая безопасность литий-ионных аккумуляторов является ключевым фактором при терморегулировании. Эксплуатация литий-ионных аккумуляторов при высоких температурах ускоряет электрохимические реакции, что приводит к снижению ёмкости, сокращению срока службы аккумулятора и даже к потенциальному возгоранию. Поэтому система терморегулирования литий-ионных аккумуляторов должна предотвращать перегрев.
Никель-металлгидридные аккумуляторы обладают относительно высокой термической безопасностью, поскольку они менее бурно реагируют на перегрев, чем литий-ионные. Система терморегулирования никель-металлгидридных аккумуляторов направлена скорее на поддержание их рабочих характеристик, чем на предотвращение теплового разгона.

Сравнение литий-ионных и никель-металлгидридных аккумуляторов

Аспект	Литий-ионный аккумулятор	Никель-металлгидридный (NiMH) аккумулятор
Плотность энергии	150–250 Вт⋅ч/кг, больше, легче, дольше работает; идеально подходит для электромобилей и смартфонов	60–120 Вт·ч/кг, ниже; более громоздкий при той же емкости
Время зарядки	2–3 часа (поддерживается быстрая зарядка)	3–10 часов (более медленная зарядка)
Скорость саморазряда	Низкий: 1,5–2%/месяц; хорошо держит заряд	Высокая: 20–30%/месяц; быстро разряжается
Расходы	Более высокая стоимость, но цены снижаются при массовом производстве	Более низкая стоимость, более доступный
Безопасность	Риск теплового пробоя, возгораемость при неправильном обращении; требуются защитные цепи	Более безопасный, с меньшей плотностью энергии, менее подверженный возгоранию/взрыву
Срок службы	>1000 циклов зарядки (более длительный срок службы)	300–500 циклов зарядки (более короткий срок службы)
Экологические показатели	Не содержит токсичного кадмия, но переработка оказывает воздействие на окружающую среду.	Нет токсичных тяжелых металлов, более высокая ценность переработки, более экологично
Сценарии применения	Смартфоны, ноутбуки, электромобили, электроинструменты, накопители энергии	Камеры, мелкая электроника, персональные устройства, гибридные автомобили
Скорость зарядки	1–3 часа (поддерживается быстрая зарядка)	>10 часов (медленно)
Метод зарядки	CCCV (постоянный ток → постоянное напряжение)	Постоянный ток (более равномерное напряжение)
Эффективность зарядки	80–90% (меньше потерь энергии)	~66% (более высокие потери энергии)
Температурная чувствительность	Умеренный; может переносить колебания, но нуждается в контроле	Высокая; падение напряжения при изменении температуры, опасность взрыва при экстремальных значениях
Безопасность зарядки	Необходим мониторинг; риск перезарядки/перегрева	Безопаснее, меньше активных компонентов
Генерация тепла	Выделяет больше тепла (разложение слоя SEI 80–120 °C)	Вырабатывает меньше тепла в целом
Система терморегулирования (BTMS)	Сложный, узкий диапазон температур (оптимум ~25°C), требуется активный контроль	Простота, более широкий рабочий диапазон, меньшая подверженность экстремальным воздействиям
Технологии охлаждения	Воздух, жидкость, фазовый переход; жидкостное охлаждение распространено в электромобилях	Воздушное или простое жидкостное охлаждение; низкая стоимость
Контроль температуры	Строгий; требуются датчики, вентиляторы, насосы, охлаждающая жидкость	Расслабленный; часто пассивный (теплоотвод, конвекция)
Тепловая безопасность	Высокий риск при перегреве: может деградировать, загореться	Высокая тепловая безопасность: концентрируйтесь на производительности, а не на разгоне

Заключение

Если вам нужна высокая плотность энергии, быстрая зарядка и длительный срок службы, лучше подойдут литиевые батареи.
Если важнее безопасность, экологичность и низкая стоимость, то лучше подойдут никель-металлгидридные аккумуляторы.

Как профессиональный производитель оборудования для литий-ионных аккумуляторов, Эйси Нью Энерджи Мы предлагаем комплексные решения для поддержки производства и тестирования литий-ионных аккумуляторов. Наши ключевые продукты включают: машина для зарядки и разрядки литиевых аккумуляторов , ручной/автоматический точечный сварочный аппарат, Лазерные сварочные аппараты мощностью 1500–6000 Вт , линии сборки аккумуляторных батарей и камеры для испытаний на экологическую безопасность аккумуляторов .

Используя более чем 15-летний опыт и передовые технологии, мы предлагаем:

Высокая точность и надежность работы оборудования
Индивидуально настраиваемые решения для удовлетворения различных производственных потребностей
Круглосуточное послепродажное обслуживание и техническая поддержка
Конкурентоспособные цены при сохранении превосходного качества

кликните сюда чтобы изучить весь наш ассортимент оборудования для литий-ионных аккумуляторов и узнать, как мы можем способствовать вашему успеху в секторе энергетики следующего поколения.

Теги :

блог

Что такое Ni-Mh-аккумулятор?