סוללות ליתיום יון נגד. חומצה עופרת

שניים מסוגי הסוללה המוכרים לכם ביותר, אולי אפילו מבלי לדעת זאת, הם סוללת החומצה העופרת וסוללת הליתיום. ברוב המכוניות באמריקה יש סוללת חומצה עופרת על הלוח, בעוד שלמעשה כל Blackberry ומחשב נייד מקבלים את כוחה מסוללת ליתיום יון. סוג מצבר אחד מתאים לרכב שלך והשני לטלפון הסלולרי שלך נובע מכימיקלים המשמשים בתוך כל סוג מצבר.

סוללה היא מכשיר אלקטרוכימי, כלומר היא יוצרת חשמל באמצעות תגובות כימיות מבוקרות בין חומרים שונים. מרבית הסוללות, כולל סוללות ליתיום וחומצה עופרת, כוללות אנודה, קתודה וחומר ביניהן משמש כאלקטרוליט. האנודה היא בדרך כלל המסוף החיובי, וזרם חשמלי זורם אליו כאשר הסוללה נמצאת בשימוש. הקתודה היא בדרך כלל הטרמינל השלילי ובעת השימוש זורם ממנו זרם חשמלי. הכימיה ביניהם היא זו שמספקת לזרם החשמלי את מטענו, אך הם דורשים חומר שלישי בצורת אלקטרוליט שישמש כמדיום. אם האנודה והקטודה יבואו במגע, התוצאה תהיה קצר חשמלי.

האנודה והקתודה בסוללת חומצות עופרת טיפוסית עשויים עופרת ועופרת דו חמצנית, והם מגושרים על ידי אלקטרוליט של תמיסה שהיא כשליש חומצה גופרתית. כאשר הסוללה מתרוקנת, התגובה הכימית הופכת את שתי האלקטרודות בהדרגה לגופרית עופרת. טעינת הסוללה הופכת את ההמרה באופן חלקי.

סוללות ליתיום יון משתמשות במגוון חומרים, כאשר היסוד המשותף הוא נדידת הליתיום בין האלקטרודות במהלך התגובה המייצרת חשמל. גרפיט משמש בדרך כלל לייצור האנודה, בעוד שקתודות יכולות להיות עשויות מתחמוצת ליתיום קובלט, פוספט ליתיום ברזל או תחמוצת מנגן ליתיום, וחומרים אחרים מבוססי ליתיום מלבד זאת. האלקטרוליט הוא בדרך כלל תמיסה של מלח ליתיום בממיס אורגני. טעינת סוללת ליתיום יון הופכת את נדידת הליתיום בכימיה של הסוללה.

סוללות חומצות עופרת הן אחד מתכנוני הסוללות הנטעניים הוותיקים ביותר, שראשיתם באמצע המאה ה -19. יש להם אחד מעיצובי הסוללה הנמוכים ביותר באנרגיה למשקל ולנפח אנרגיה, מה שהופך אותם לגדולים מאוד וכבדים בכמות הכוח הכוללת שהם יכולים להוציא. מה שכן קורה להם הוא שיש להם יחס גבוה מאוד של נחשול ומשקל, כלומר הם יכולים לספק טלטלה גדולה של חשמל בבת אחת. זה הופך אותם למושלמים עבור יישומים הזקוקים לגל של כוח פתאומי גדול, כמו למשל מכוניות מתחילים. גם סוללות חומצות עופרת זולות לייצור. עם זאת, הם אינם טובים במיוחד בתפקידים הדורשים אספקה ​​יציבה, נמוכה או בינונית של חשמל לאורך תקופה ארוכה. יש להם גם זמני טעינה ארוכים.

במיוחד בהשוואה לסוללת חומצה עופרת, לעיצובי יון ליתיום יש יחס כוח-משקל ויחס-נפח גבוהים. יהיה קשה לדמיין מחשבים ניידים מודרניים, טלפונים סלולריים ומכשירים אלקטרוניים צמאים אחרים ללא אלה סוללות, כי כדי לעמוד בדרישות ההספק הללו עם עיצובים אחרים של סוללות, פירושן יהיה סוללות מסורבלות יותר עם נמוכות יותר חיים. יש אפילו סוללות ליתיום עם יכולת נחשול גדולה, כמו של סוללת חומצה עופרת. עם זאת, יש להם שני חסרונות גדולים. ראשית, הם יקרים מאוד להכנה. שנית, יכולתם להחזיק מטען מתפוגגת גם כאשר הסוללה אינה בשימוש. סוללת חומצה עופרת יכולה להמשיך לעבוד עם יכולת טובה במשך מספר שנים. כל מי ששומר על אותה סוללה סלולרית או מחשב נייד במשך שנה-שנתיים יודע אותו דבר לא ניתן לומר על סוללת הליתיום-יון האופיינית.