Литиево-йонни батерии Vs. Оловна киселина

Два от видовете батерии, с които сте най-добре запознати, може би дори без да знаете, са оловно-киселинната батерия и литиево-йонната батерия. Повечето автомобили в Америка имат на борда си оловно-киселинна батерия, докато практически всеки Blackberry и преносим компютър се захранва от литиево-йонна батерия. Единият вид батерия е добър за вашата кола, а другият за вашия мобилен телефон произтича от химикалите, използвани във всеки тип батерия.

Батерията е електрохимично устройство, което означава, че тя създава електричество чрез контролирани химични реакции между различни вещества. Повечето батерии, включително литиево-йонни и оловно-кисели батерии, включват анод, катод и вещество между тях служи като електролит. Анодът обикновено е положителният извод и в него се влива електрически ток, когато батерията се използва. Катодът обикновено е отрицателният извод и когато се използва електрически ток изтича от него. Химията между тях е това, което осигурява електрическия ток със своя заряд, но те изискват трето вещество под формата на електролит, което да служи като среда. Ако анодът и катодът влязат в контакт, резултатът ще бъде късо съединение.

Анодът и катодът в типична оловна акумулаторна батерия са направени от олово и оловен диоксид и се свързват с електролит от разтвор, който е приблизително една трета сярна киселина. Докато батерията разрежда електричеството, химичната реакция постепенно превръща двата електрода в оловен сулфат. Презареждането на батерията частично обръща това преобразуване.

Литиево-йонните батерии използват различни вещества, като общият елемент е миграцията на литий между електродите по време на реакцията за производство на електричество. Графитът обикновено се използва за направата на анода, докато катодите могат да бъдат направени от литиев кобалтов оксид, литиев железен фосфат или литиев манганов оксид и други вещества на литиева основа. Електролитът обикновено е разтвор на литиева сол в органичен разтворител. Презареждането на литиево-йонна батерия обръща миграцията на литий в химията на батерията.

Оловно-киселинните батерии са един от най-старите практични дизайни на акумулаторни батерии, датиращи от средата на 19 век. Те имат един от съществуващите дизайни на батерии с най-ниско ниво на енергия и обем на енергия, което ги прави много големи и тежки за общото количество енергия, която могат да изразходват. Това, което те правят, е, че имат много високо съотношение на пренапрежение към тегло, което означава, че могат да доставят голям удар на електричество наведнъж. Това ги прави идеални за приложения, които се нуждаят от голям внезапен прилив на мощност, като стартери за автомобили. Оловните киселинни батерии също са евтини за производство. Те обаче не са много добри в роли, които изискват стабилно, ниско или средно захранване с електроенергия за дълъг период от време. Те също имат дълги времена за презареждане.

Особено в сравнение с оловно-киселинна батерия, литиево-йонните конструкции имат високо съотношение мощност / тегло и мощност / обем. Трудно би било да си представим модерни преносими компютри, клетъчни телефони и други жадни за енергия електронни устройства без тях батерии, тъй като да се отговори на тези изисквания за мощност с други дизайни на батерии, би означавало по-неудобни батерии с по-къси живота. Има дори литиево-йонни батерии с голяма способност за пренапрежение, като тази на оловно-киселинна батерия. Те обаче имат два големи недостатъка. Първо, те са много скъпи за производство. Второ, способността им да задържат заряд намалява дори когато батерията не се използва. Оловно-киселинната батерия може да работи с добър капацитет в продължение на няколко години. Всеки, който е запазил една и съща батерия на мобилен телефон или лаптоп в продължение на година или две, знае същото, не може да се каже за типичната литиево-йонна батерия.