Dvije vrste baterija koje su vam najpoznatije, možda čak i ne znajući, su olovna baterija i litij-ionska baterija. Većina automobila u Americi ima olovnu bateriju, dok se gotovo svako Blackberry i prijenosno računalo napaja iz litij-ionske baterije. Jedna vrsta baterije dobra je za vaš automobil, a druga za vaš mobitel proizlazi iz kemikalija koje se koriste u svakoj vrsti baterija.
Osnove baterija
Baterija je elektrokemijski uređaj, što znači da stvara električnu energiju kontroliranim kemijskim reakcijama između različitih tvari. Većina baterija, uključujući litij-ionske i olovne kiseline, uključuju anodu, katodu, a supstanca između njih služi kao elektrolit. Anoda je obično pozitivna stezaljka i u nju teče električna struja kad se baterija koristi. Katoda je obično negativni priključak i iz nje izlazi električna struja kada se koristi. Kemija između njih je ono što opskrbljuje električnu struju svojim nabojem, ali im je potrebna treća tvar u obliku elektrolita koja će služiti kao medij. Ako bi anoda i katoda došle u kontakt, rezultat bi bio kratki spoj.
Elektrokemija olovne kiseline
Anoda i katoda u tipičnoj olovnoj bateriji izrađene su od olova i olovnog dioksida, a premošćene su elektrolitom otopine koja je približno jedna trećina sumporne kiseline. Kako baterija prazni električnu energiju, kemijska reakcija postupno pretvara dvije elektrode u olovni sulfat. Punjenje baterije djelomično poništava tu pretvorbu.
Litij-ionska elektrokemija
Litij-ionske baterije koriste razne tvari, a zajednički element je migracija litija između elektroda tijekom reakcije proizvodnje električne energije. Grafit se obično koristi za izradu anode, dok se katode mogu izrađivati od litij-kobalt-oksida, litij-željeznog fosfata ili litij-manganovog oksida i drugih tvari na bazi litija. Elektrolit je obično otopina litijeve soli u organskom otapalu. Punjenje litij-ionske baterije poništava migraciju litija u kemiji baterije.
Karakteristike olovne kiseline
Olovne baterije su jedan od najstarijih praktičnih dizajna baterija koji se mogu puniti još od sredine 19. stoljeća. Postoje jedan od najnižih postojećih dizajna baterija energije prema težini i energije do volumena, što ih čini vrlo velikim i teškim za ukupnu količinu energije koju mogu izbaciti. Ono što im ide ide je da imaju vrlo visok omjer prenapona i težine, što znači da mogu odjednom isporučiti veliki potres električne energije. To ih čini savršenima za aplikacije kojima je potreban veliki, nagli nalet snage, kao što su starteri za automobile. Olovne baterije su također jeftine za proizvodnju. Međutim, nisu baš dobri u ulogama koje zahtijevaju stalnu, nisku ili srednju opskrbu električnom energijom tijekom dužeg vremenskog razdoblja. Također imaju dugo vrijeme punjenja.
Litij-ionske značajke
Osobito u usporedbi s olovnom baterijom, litij-ionski dizajni imaju visok omjer snage i težine i snage i volumena. Teško bi bilo zamisliti moderna prijenosna računala, mobitele i druge elektroničke uređaje žedne moći bez njih baterije, jer udovoljavanje tim zahtjevima za snagom s drugim izvedbama baterija značilo bi nezgrapnije baterije s kraćim životnih vijekova. Postoje čak i litij-ionske baterije s velikom sposobnošću prenapona, poput one olovne baterije. Međutim, oni imaju dva velika nedostatka. Prvo, vrlo su skupe za izradu. Drugo, njihova sposobnost zadržavanja napunjenosti propada čak i kad se baterija ne koristi. Olovna kiselina može raditi s dobrim kapacitetom nekoliko godina. Svatko tko drži bateriju mobitela ili prijenosnog računala godinu ili dvije zna isto, ne može se reći za tipičnu litij-ionsku bateriju.