Dva z typů baterií, které znáte nejlépe, možná aniž byste o tom věděli, jsou olověná baterie a lithium-iontová baterie. Většina automobilů v Americe má na palubě olověnou baterii, zatímco prakticky každý Blackberry a přenosný počítač získává energii z lithium-iontové baterie. Jeden druh baterie je vhodný pro vaše auto a druhý pro váš mobilní telefon pochází z chemikálií používaných uvnitř každého typu baterie.
Základy baterie
Baterie je elektrochemické zařízení, což znamená, že vytváří elektřinu řízenými chemickými reakcemi mezi různými látkami. Většina baterií, včetně lithium-iontových a olověných, obsahuje anodu, katodu a látka mezi nimi slouží jako elektrolyt. Anoda je obvykle kladná svorka a elektrický proud do ní proudí, když je baterie používána. Katoda je obvykle záporná svorka a při používání z ní vytéká elektrický proud. Chemie mezi nimi je to, co poskytuje elektrický proud s jeho nábojem, ale vyžadují jako médium třetí látku ve formě elektrolytu. Pokud by se anoda a katoda dostaly do kontaktu, výsledkem by byl zkrat.
Elektrochemie olověných kyselin
Anoda a katoda v typické olověné baterii jsou vyrobeny z olova a oxidu olovnatého a jsou přemostěny elektrolytem z roztoku, kterým je zhruba jedna třetina kyseliny sírové. Jak baterie vybíjí elektřinu, chemická reakce postupně převádí dvě elektrody na síran olovnatý. Dobití baterie tuto konverzi částečně zvrátí.
Lithium-iontová elektrochemie
Lithium-iontové baterie používají různé látky, přičemž společným prvkem je migrace lithia mezi elektrodami během reakce produkující elektřinu. Pro výrobu anody se obvykle používá grafit, zatímco katody lze vyrábět z oxidu kobaltnatého lithného, fosforečnanu lithno-železitého nebo oxidu manganičitého lithia a dalších látek na bázi lithia. Elektrolytem je obvykle roztok lithné soli v organickém rozpouštědle. Dobíjení lithium-iontové baterie zvrátí migraci lithia v chemii baterie.
Funkce olověných kyselin
Olověné baterie jsou jedním z nejstarších praktických designů dobíjecích baterií, které se datují do poloviny 19. století. Mají jeden z nejnižších návrhů baterií s nejnižší energií a hmotností a objemem energie, takže jsou velmi velké a těžké na celkové množství energie, které mohou vydat. To, co pro ně dělají, je to, že mají velmi vysoký poměr přepětí k hmotnosti, což znamená, že mohou dodávat velký náraz elektřiny najednou. Díky tomu jsou ideální pro aplikace, které vyžadují velký náhlý nárůst energie, jako jsou spouštěče automobilů. Olověné baterie se vyrábějí také levně. Nejsou však příliš dobří v rolích, které vyžadují stabilní, nízkou nebo střední dodávku elektřiny po dlouhou dobu. Mají také dlouhé doby nabíjení.
Funkce lithium-iontového akumulátoru
Zejména ve srovnání s olověnou baterií mají lithium-iontové akumulátory vysoký poměr výkonu k hmotnosti a výkonu k objemu. Bez těchto by bylo těžké si představit moderní přenosné počítače, mobilní telefony a další elektronická zařízení napájející žízeň baterie, protože splnění těchto požadavků na výkon s jinými konstrukcemi baterií by znamenalo hromadnější baterie s kratší životy. Existují dokonce lithium-iontové baterie s velkou schopností přepětí, jako například olověné baterie. Mají však dvě velké nevýhody. Za prvé, jejich výroba je velmi nákladná. Za druhé, jejich schopnost držet náboj se snižuje, i když baterie není používána. Olověná baterie může pracovat s dobrou kapacitou několik let. Každý, kdo drží rok nebo dva stejnou baterii mobilního telefonu nebo notebooku, ví totéž, o typické lithium-iontové baterii nelze říci.
