1. Basisprincipes en structuur

Ni-CD en Ni-Mh batterijen

Principe: Zet chemische energie om in elektrische energie door middel van een chemische reactie. Tijdens het ontladen wordt cadmium (Cd) bij de negatieve elektrode geoxideerd tot cadmiumionen (Cd²⁺), terwijl nikkelhydroxide (Ni(OH)₂) bij de positieve elektrode wordt gereduceerd tot nikkelhydroxide (NiOOH).

Structuur: Bestaat uit een anodeplaat (cadmium), een kathodeplaat (nikkelhydroxide) en een elektrolyt (meestal een kaliumhydroxide-oplossing), allemaal ingesloten in een metalen behuizing. Nikkel-metaalhydride batterij

Principe: Vergelijkbaar met nikkel-cadmiumbatterijen, maar het negatieve elektrodemateriaal is een waterstofopslaglegering die omkeerbaar waterstof absorbeert en afgeeft.

Constructie: Bevat ook een anode (waterstofopslaglegering), een kathode (nikkelhydroxide) en een elektrolyt (kaliumhydroxide-oplossing), maar het algehele ontwerp is compacter en heeft een hogere energiedichtheid.

Lithium-ion batterij

Principe: Vertrouwt op de beweging van lithiumionen tussen de positieve en negatieve elektroden om energie op te slaan en vrij te geven. Tijdens het opladen bewegen lithiumionen van de positieve elektrode naar de negatieve elektrode; tijdens het ontladen is de beweging omgekeerd.

Constructie: Bestaat typisch uit een positieve elektrode (zoals lithiumkobaltoxide of lithiumijzerfosfaat), een negatieve elektrode (grafiet of andere koolstofmaterialen), een elektrolyt (lithiumzout in een organisch oplosmiddel) en een separator.

2. Prestatiekenmerken

Energiedichtheid

Nikkel-metaalhydride batterijen: Relatief lage energiedichtheid, maar zwaar, waardoor ze ongeschikt zijn voor toepassingen die een hoge energiedichtheid vereisen.

Ni-metaalhydride batterijen: Hogere energiedichtheid dan nikkel-cadmiumbatterijen, maar nog steeds lager dan lithium-ion batterijen.
Lithium-ion batterijen: Bieden de hoogste energiedichtheid, waardoor langdurige stroom wordt geleverd en het gewicht van het apparaat wordt verminderd. Geheugeneffect

Nikkel-cadmiumbatterijen: Ze vertonen een significant geheugeneffect, wat betekent dat opladen voordat ze volledig zijn ontladen, kan leiden tot een geleidelijke afname van hun capaciteit.

Nikkel-metaalhydride batterijen: Het geheugeneffect is minder uitgesproken, maar er moet nog steeds worden opgelet om frequent gedeeltelijk opladen en ontladen te voorkomen.

Lithium-ion batterijen: Ze vertonen vrijwel geen geheugeneffect en kunnen op elk moment worden opgeladen en ontladen zonder hun capaciteit te beïnvloeden.

Zelfontlading

Nikkel-cadmiumbatterijen: Ze hebben een hoge zelfontlading en vereisen regelmatig opladen wanneer ze gedurende langere tijd niet worden gebruikt om uitputting te voorkomen.

Nikkel-metaalhydride batterijen: Ze hebben een lagere zelfontlading en zijn superieur aan nikkel-cadmiumbatterijen.

Lithium-ion batterijen: Ze hebben de laagste zelfontlading en kunnen een hoge lading behouden, zelfs na langdurige opslag.

Veiligheid

Nikkel-cadmiumbatterijen: Ze kunnen giftige gassen produceren bij hoge temperaturen of kortsluiting, en ze vormen een risico op oververhitting.

Nikkel-metaalhydride batterijen: Ze zijn relatief veiliger, maar er moet nog steeds worden opgelet om overladen en kortsluiting te voorkomen.

Lithium-ion batterijen: Hoewel technologische vooruitgang hun veiligheid heeft verbeterd, kunnen thermische runaway en zelfs explosies nog steeds optreden onder extreme omstandigheden, dus moeten strikte gebruiks- en onderhoudsprocedures worden gevolgd.

Levensduur

Nikkel-cadmiumbatterijen: Ze kunnen doorgaans honderden oplaad- en ontlaadcycli meegaan. Nikkel-metaalhydride batterijen: Langere levensduur, meestal duizenden cycli.

Lithium-ion batterijen: Langste levensduur, met hoogwaardige producten die duizenden of zelfs tienduizenden oplaad- en ontlaadcycli aankunnen.

Milieuvriendelijkheid

Nikkel-cadmiumbatterijen: Bevatten het zware metaal cadmium, dat schadelijk is voor het milieu en speciale behandeling en recycling vereist.

Ni-metaalhydride batterijen: Vrij van zware metalen, ze zijn relatief milieuvriendelijker, maar een correcte verwijdering van gebruikte batterijen is nog steeds vereist.

Lithium-ion batterijen: Hoewel vrij van zware metalen, kan onjuiste behandeling leiden tot elektrolytlekkage en milieuvervuiling, en vereist daarom professionele recycling.

3. Toepassing

Ni-cadmiumbatterijen: Vanwege hun lage kosten en uitstekende schokbestendigheid werden ze ooit veel gebruikt in elektrisch gereedschap, speelgoed en andere gebieden. Met technologische vooruitgang zijn ze echter geleidelijk vervangen door andere batterijtypen.

Ni-metaalhydride batterijen: Geschikt voor apparaten zoals digitale camera's, draagbare audiosystemen en zaklampen, ze worden gewaardeerd om hun hoge energiedichtheid en lage zelfontlading. Ze worden ook vaak gebruikt in hulpvoedingssystemen voor hybride en elektrische voertuigen.

Lithium-ion batterijen: Veel gebruikt in smartphones, tablets, laptops, drones, elektrische voertuigen en andere gebieden. Vanwege de hoge energiedichtheid, lange levensduur en lage zelfontlading is het de voorkeursenergieoplossing geworden voor moderne elektronische apparaten en voertuigen.