To af de batterityper, som du er mest fortrolig med, måske uden selv at vide det, er blybatteriet og litiumionbatteriet. De fleste biler i Amerika har et blysyrebatteri om bord, mens stort set alle Blackberry- og bærbare computere får strøm fra et lithium-ion-batteri. Den ene slags batteri er god til din bil og den anden til din mobiltelefon stammer fra de kemikalier, der bruges i hver type batteri.
Batery Basics
Et batteri er en elektrokemisk enhed, hvilket betyder, at det skaber elektricitet gennem kontrollerede kemiske reaktioner mellem forskellige stoffer. De fleste batterier, inklusive lithiumion- og blybatterier, inkluderer en anode, en katode, og et stof mellem dem fungerer som en elektrolyt. Anoden er normalt den positive terminal, og elektrisk strøm strømmer ind i den, når batteriet er i brug. Katoden er normalt den negative terminal, og når den er i brug, strømmer elektrisk strøm ud af den. Kemien imellem dem er, hvad der forsyner den elektriske strøm med sin ladning, men de kræver et tredje stof i form af en elektrolyt for at tjene som et medium. Hvis anoden og katoden kom i kontakt, ville resultatet være en kortslutning.
Blysyre elektrokemi
Anoden og katoden i et typisk blysyrebatteri er lavet af bly og blydioxid, og de er broet med en elektrolyt af en opløsning, der er omtrent en tredjedel svovlsyre. Når batteriet aflader elektricitet, omdanner den kemiske reaktion gradvist de to elektroder til blysulfat. Genopladning af batteriet vender delvis konverteringen om.
Lithium-ion-elektrokemi
Lithium-ion-batterier bruger en række stoffer, hvor det fælles element er migration af lithium mellem elektroderne under den elektricitetsproducerende reaktion. Grafit bruges typisk til fremstilling af anoden, mens katoder kan fremstilles af lithiumcobaltoxid, lithiumjernphosphat eller lithiummanganoxid og andre lithiumbaserede stoffer udover. Elektrolytten er typisk en opløsning af lithiumsalt i et organisk opløsningsmiddel. Genopladning af et lithiumionbatteri vender migrationen af lithium i batteriets kemi.
Blysyreegenskaber
Blybatterier er et af de ældste praktiske, genopladelige batteridesign, der går tilbage til midten af det 19. århundrede. De har et af de laveste energitilvægts- og energi-til-volumen-batteridesigner, der findes, hvilket gør dem meget store og tunge for den samlede mængde strøm, de kan lægge ud. Hvad de har til hensigt er, at de har et meget højt forhold mellem overspænding og vægt, hvilket betyder, at de kan levere et stort skud af elektricitet på én gang. Dette gør dem perfekte til applikationer, der har brug for en stor, pludselig bølge af strøm, såsom bilstartere. Blybatterier er også billige at producere. De er dog ikke særlig gode i roller, der kræver en jævn, lav eller mellemliggende forsyning af elektricitet over en lang periode. De har også lange genopladningstider.
Lithium-ion-funktioner
Især sammenlignet med et blybatteri har lithiumion-design et højt forhold mellem vægt og vægt og effekt til volumen. Det ville være svært at forestille sig moderne bærbare computere, mobiltelefoner og andre strømtørstige elektroniske enheder uden disse batterier, fordi det ville betyde klodset batterier med kortere for at imødekomme disse strømkrav med andre batteridesigner livstider. Der er endda lithium-ion-batterier med en stor bølgeevne som et blybatteri. De har dog to store ulemper. For det første er de meget dyre at lave. For det andet forringes deres evne til at holde en opladning, selv når batteriet ikke er i brug. Et blybatteri kan fortsætte med at arbejde med god kapacitet i flere år. Enhver, der har opbevaret det samme mobiltelefon- eller laptop-batteri i et år eller to, ved det samme kan ikke siges om det typiske lithium-ion-batteri.