Η βασική διαφορά μεταξύ της μπαταρίας μολύβδου και ιόντων λιθίου είναι ότι η μπαταρία μολύβδου απαιτεί τακτική συντήρηση, έχει μικρότερη διάρκεια ζωής και είναι φθηνή, ενώ η μπαταρία ιόντων λιθίου έχει μεγαλύτερη διάρκεια ζωής, υψηλότερη απόδοση και είναι ακριβή.
Η μπαταρία μολύβδου οξέος και η μπαταρία ιόντων λιθίου είναι σημαντικές τεχνολογίες στον κλάδο των επαναφορτιζόμενων μπαταριών. Αυτοί οι δύο τύποι έχουν διαφορετικά χημικά και φυσικά χαρακτηριστικά.
Τι είναι μια μπαταρία μολύβδου;
Η μπαταρία μολύβδου οξέος είναι μια επαναφορτιζόμενη μπαταρία που εφευρέθηκε το 1859 από τον Γάλλο φυσικό Gaston Plante. Ήταν ο πρώτος τύπος επαναφορτιζόμενης μπαταρίας που κατασκευάστηκε ποτέ. Αυτή η μπαταρία είναι διαφορετική από τις σύγχρονες μπαταρίες και αυτές οι μπαταρίες έχουν σχετικά χαμηλή ενεργειακή πυκνότητα. Επιπλέον, αυτές οι μπαταρίες είναι σε θέση να παρέχουν υψηλά ρεύματα υπέρτασης, πράγμα που σημαίνει ότι οι κυψέλες έχουν μεγάλη αναλογία ισχύος προς βάρος. Επιπλέον, οι μπαταρίες μολύβδου οξέος είναι λιγότερο ακριβές, γεγονός που τις καθιστά ελκυστικές στην αυτοκινητοβιομηχανία. Αυτό συμβαίνει επειδή μπορεί να παρέχει υψηλή ποσότητα ρεύματος όπως απαιτείται από τους κινητήρες εκκίνησης.
Εικόνα 01: Μπαταρία αυτοκινήτου μολύβδου
Δεδομένου ότι αυτός ο τύπος μπαταριών είναι φθηνός σε σύγκριση με τις σύγχρονες μπαταρίες, αυτές είναι χρήσιμες ακόμα και όταν το ρεύμα υπέρτασης είναι ασήμαντο και άλλα σχέδια μπορούν να παρέχουν υψηλή ενεργειακή πυκνότητα. Η πώληση μπαταριών μολύβδου οξέος το 1999 ήταν περίπου 40-50% της συνολικής αξίας των μπαταριών που πωλήθηκαν σε όλο τον κόσμο.
Μια τυπική μπαταρία μολύβδου οξέος περιέχει θειικό μόλυβδο (PbSO4) και αραιό θειικό οξύ (H2SO 4). Στην κατάσταση εκφόρτισης, τόσο οι θετικές όσο και οι αρνητικές πλάκες γίνονται PbSO4,και ο ηλεκτρολύτης τείνει να χάνει το μεγαλύτερο μέρος του διαλυμένου θειικού οξέος για να σχηματίσει κυρίως νερό. Η αρνητική αντίδραση πλάκας είναι η εξής:
Pb(s) +HSO4–(aq) → PbSO4(s) + H+(aq) + 2e
Δύο αγώγιμα ηλεκτρόνια απελευθερώνονται σε αυτό το βήμα που δίνει σε αυτό το ηλεκτρόδιο αρνητικό φορτίο. Η συσσώρευση αυτών των ηλεκτρονίων δημιουργεί ένα ηλεκτρικό πεδίο που μπορεί να προσελκύσει ιόντα υδρογόνου και να απωθεί τα θειικά ιόντα. Αυτό, με τη σειρά του, προκαλεί το σχηματισμό διπλού στρώματος κοντά στην επιφάνεια.
Σχετικά με τη θετική αντίδραση πλάκας, μπορεί να εκφραστεί ως εξής:
PbO2(s) + HSO4–(aq) + 3H +(aq) + 2e → PbSO4(s) + 2H2O(l)
Επομένως, η συνολική αντίδραση που λαμβάνει χώρα μέσα στη μπαταρία μολύβδου οξέος είναι;
Pb(s) +HSO4–(aq) + 3H+(υδ.) → 2PbSO4(s) +2H2O(l)
Ωστόσο, σε πλήρως φορτισμένη κατάσταση, η αρνητική πλάκα περιέχει μόλυβδο και η θετική πλάκα περιέχει διοξείδιο του μολύβδου. Υπάρχει ένα ηλεκτρολυτικό διάλυμα με υψηλότερη συγκέντρωση υδατικού θειικού οξέος. Αυτός ο ηλεκτρολύτης αποθηκεύει το μεγαλύτερο μέρος της χημικής ενέργειας.
Τι είναι μια μπαταρία ιόντων λιθίου;
Η μπαταρία ιόντων λιθίου είναι μια επαναφορτιζόμενη μπαταρία με στοιχεία στα οποία τα ιόντα λιθίου μετακινούνται από το αρνητικό ηλεκτρόδιο στο θετικό ηλεκτρόδιο μέσω ενός ηλεκτρολύτη κατά την εκφόρτιση. Η αντίστροφη διαδικασία συμβαίνει κατά τη φόρτιση. Τυπικά, τα κύτταρα ιόντων λιθίου τείνουν να χρησιμοποιούν μια παρεμβαλλόμενη ένωση λιθίου που δρα ως υλικό στο θετικό ηλεκτρόδιο. Γενικά, ο γραφίτης χρησιμοποιείται στο αρνητικό ηλεκτρόδιο.
Εικόνα 02: Μπαταρία ιόντων λιθίου
Επιπλέον, η μπαταρία ιόντων λιθίου έχει υψηλή ενεργειακή πυκνότητα. Αλλά δεν έχει αποτέλεσμα μνήμης και χαμηλή αυτοεκφόρτιση. Οι κυψέλες της μπαταρίας κατασκευάζονται, με προτεραιότητα είτε την ενέργεια είτε την πυκνότητα ισχύος. Ωστόσο, οι μπαταρίες ιόντων λιθίου μπορεί να αποτελούν κίνδυνο για την ασφάλεια επειδή περιέχουν εύφλεκτους ηλεκτρολύτες, οι οποίοι μπορεί να οδηγήσουν σε εκρήξεις και πυρκαγιές σε περίπτωση βλάβης ή λανθασμένης φόρτισης.
Τυπικά, το αρνητικό ηλεκτρόδιο μιας συμβατικής κυψέλης ιόντων λιθίου είναι κατασκευασμένο από άνθρακα. Το θετικό ηλεκτρόδιο είναι ένα οξείδιο μετάλλου. Επιπλέον, ο ηλεκτρολύτης είναι ένα άλας λιθίου σε έναν οργανικό διαλύτη. Ανάλογα με την κατεύθυνση της ροής του ρεύματος μέσα από το στοιχείο, οι ηλεκτροχημικοί ρόλοι των ηλεκτροδίων αντιστρέφονται μεταξύ ανόδου και καθόδου. Σε εμπορική κλίμακα, η πιο κοινή άνοδος είναι ο γραφίτης, ενώ το θετικό ηλεκτρόδιο είναι ένα από τα τρία υλικά: ένα στρωματοποιημένο οξείδιο, ένα πολυανιόν ή ένα σπινέλιο.
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ της μπαταρίας μολύβδου οξέος και της μπαταρίας ιόντων λιθίου;
Η μπαταρία μολύβδου οξέος ήταν η πρώτη επαναφορτιζόμενη μπαταρία που κατασκευάστηκε ποτέ. Η μπαταρία ιόντων λιθίου είναι ένας άλλος τύπος επαναφορτιζόμενης μπαταρίας. Η βασική διαφορά μεταξύ της μπαταρίας μολύβδου και ιόντων λιθίου είναι ότι η μπαταρία μολύβδου απαιτεί τακτική συντήρηση, δεν διαρκεί πολύ και είναι φθηνή, ενώ η μπαταρία ιόντων λιθίου έχει υψηλή απόδοση, μεγαλύτερη διάρκεια ζωής και είναι ακριβή.
Σύνοψη – Οξέος μολύβδου έναντι μπαταρίας ιόντων λιθίου
Γενικά, οι μπαταρίες ιόντων λιθίου είναι συχνά ανώτερες από τις μπαταρίες μολύβδου οξέος λόγω της σχετικότητας και της αποτελεσματικότητάς τους. Η βασική διαφορά μεταξύ της μπαταρίας μολύβδου και ιόντων λιθίου είναι ότι η μπαταρία μολύβδου οξέος απαιτεί τακτική συντήρηση και δεν διαρκεί πολύ και είναι φθηνή, ενώ η μπαταρία ιόντων λιθίου έχει υψηλότερη απόδοση, μεγαλύτερη διάρκεια ζωής και είναι ακριβή.
