Μπαταρίες ιόντων λιθίου Vs. Μολύβδου οξέος

Δύο από τους τύπους μπαταριών με τους οποίους είστε πιο εξοικειωμένοι, ίσως χωρίς καν να το γνωρίζετε, είναι η μπαταρία μολύβδου οξέος και η μπαταρία ιόντων λιθίου. Τα περισσότερα αυτοκίνητα στην Αμερική διαθέτουν μπαταρία μολύβδου οξέος επί του σκάφους, ενώ σχεδόν κάθε Blackberry και φορητός υπολογιστής παίρνει τη δύναμή του από μια μπαταρία ιόντων λιθίου. Ένα είδος μπαταρίας είναι καλό για το αυτοκίνητό σας και το άλλο για το κινητό σας προέρχεται από τις χημικές ουσίες που χρησιμοποιούνται σε κάθε τύπο μπαταρίας.

Η μπαταρία είναι μια ηλεκτροχημική συσκευή, που σημαίνει ότι δημιουργεί ηλεκτρισμό μέσω ελεγχόμενων χημικών αντιδράσεων μεταξύ διαφορετικών ουσιών. Οι περισσότερες μπαταρίες, συμπεριλαμβανομένων των μπαταριών ιόντων λιθίου και μολύβδου οξέος, περιλαμβάνουν μια άνοδο, μια κάθοδο και μια ουσία μεταξύ τους χρησιμεύει ως ηλεκτρολύτης. Η άνοδος είναι συνήθως το θετικό τερματικό και το ηλεκτρικό ρεύμα ρέει σε αυτό όταν χρησιμοποιείται η μπαταρία. Η κάθοδος είναι συνήθως το αρνητικό τερματικό και όταν χρησιμοποιείται ηλεκτρικό ρεύμα ρέει από αυτό. Η χημεία μεταξύ τους είναι αυτό που παρέχει στο ηλεκτρικό ρεύμα το φορτίο του, αλλά απαιτούν μια τρίτη ουσία με τη μορφή ηλεκτρολύτη για να χρησιμεύσει ως μέσο. Εάν η άνοδος και η κάθοδος έρθουν σε επαφή, το αποτέλεσμα θα ήταν βραχυκύκλωμα.

Η άνοδος και η κάθοδος σε μια τυπική μπαταρία μολύβδου οξέος είναι κατασκευασμένα από μόλυβδο και διοξείδιο του μολύβδου, και γεφυρώνονται από έναν ηλεκτρολύτη ενός διαλύματος που είναι περίπου το ένα τρίτο θειικό οξύ. Καθώς η μπαταρία αποβάλλει ηλεκτρική ενέργεια, η χημική αντίδραση μετατρέπει σταδιακά τα δύο ηλεκτρόδια σε θειικό μόλυβδο. Η επαναφόρτιση της μπαταρίας αντιστρέφει εν μέρει αυτήν τη μετατροπή.

Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου χρησιμοποιούν μια ποικιλία ουσιών, με το κοινό στοιχείο να είναι η μετανάστευση λιθίου μεταξύ των ηλεκτροδίων κατά τη διάρκεια της αντίδρασης παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας. Ο γραφίτης χρησιμοποιείται συνήθως για την κατασκευή της ανόδου, ενώ οι κάθοδοι μπορούν να κατασκευαστούν από οξείδιο του λιθίου, κοκτάνιο, φωσφορικό σίδηρο λιθίου ή οξείδιο του μαγγανίου λιθίου και άλλες ουσίες με βάση το λίθιο. Ο ηλεκτρολύτης είναι συνήθως ένα διάλυμα άλατος λιθίου σε έναν οργανικό διαλύτη. Η επαναφόρτιση μιας μπαταρίας ιόντων λιθίου αντιστρέφει τη μετανάστευση λιθίου στη χημεία της μπαταρίας.

Οι μπαταρίες μολύβδου οξέος είναι μία από τις παλαιότερες πρακτικές, επαναφορτιζόμενες μπαταρίες, που χρονολογούνται από τα μέσα του 19ου αιώνα. Έχουν ένα από τα χαμηλότερα σχέδια μπαταρίας ενέργειας-βάρους και ενέργειας-προς-όγκο, καθιστώντας τα πολύ μεγάλα και βαρύ για τη συνολική ισχύ που μπορούν να καταναλώσουν. Αυτό που κάνουν για αυτούς είναι ότι έχουν πολύ υψηλό λόγο κύματος προς βάρος, πράγμα που σημαίνει ότι μπορούν να προσφέρουν μεγάλη δόση ηλεκτρικής ενέργειας ταυτόχρονα. Αυτό τα καθιστά ιδανικά για εφαρμογές που χρειάζονται μεγάλη, ξαφνική αύξηση ισχύος, όπως εκκινητές αυτοκινήτων. Οι μπαταρίες μολύβδου οξέος είναι επίσης φθηνές στην παραγωγή. Ωστόσο, δεν είναι πολύ καλοί σε ρόλους που απαιτούν σταθερή, χαμηλή ή μεσαία παροχή ηλεκτρικού ρεύματος για μεγάλο χρονικό διάστημα. Έχουν επίσης μεγάλο χρόνο φόρτισης.

Ειδικά σε σύγκριση με μια μπαταρία μολύβδου οξέος, τα σχέδια ιόντων λιθίου έχουν υψηλή αναλογία ισχύος προς βάρος και ισχύος προς όγκο. Θα ήταν δύσκολο να φανταστεί κανείς τους σύγχρονους φορητούς υπολογιστές, τα κινητά τηλέφωνα και άλλες ηλεκτρονικές συσκευές που δεν διαθέτουν αυτά μπαταρίες, επειδή για να καλύψουν αυτές τις απαιτήσεις ισχύος με άλλα σχέδια μπαταριών θα σήμαινε clunkier μπαταρίες με μικρότερες ζωές. Υπάρχουν ακόμη και μπαταρίες ιόντων λιθίου με μεγάλη ικανότητα κύματος, όπως αυτή μιας μπαταρίας μολύβδου οξέος. Ωστόσο, έχουν δύο μεγάλα μειονεκτήματα. Πρώτον, είναι πολύ ακριβό να φτιάξουν. Δεύτερον, η ικανότητά τους να διατηρούν φόρτιση μειώνεται ακόμη και όταν η μπαταρία δεν χρησιμοποιείται. Μια μπαταρία μολύβδου οξέος μπορεί να συνεχίσει να λειτουργεί με καλή χωρητικότητα για αρκετά χρόνια. Όποιος διατηρεί την ίδια μπαταρία κινητού τηλεφώνου ή φορητού υπολογιστή για ένα ή δύο χρόνια γνωρίζει το ίδιο δεν μπορεί να ειπωθεί για την τυπική μπαταρία ιόντων λιθίου.