あなたが最もよく知っているバッテリータイプの2つは、おそらくそれを知らなくても、鉛蓄電池とリチウムイオンバッテリーです。 アメリカのほとんどの車は鉛蓄電池を搭載していますが、事実上すべてのブラックベリーとラップトップコンピューターはリチウムイオン電池から電力を得ています。 1種類のバッテリーは車に適していますが、もう1種類のバッテリーは、各タイプのバッテリーに使用されている化学物質に由来します。
バッテリーの基本
バッテリーは電気化学デバイスです。つまり、異なる物質間の制御された化学反応によって電気を生成します。 リチウムイオン電池や鉛蓄電池を含むほとんどの電池には、陽極、陰極があり、それらの間の物質が電解質として機能します。 アノードは通常プラス端子であり、バッテリーの使用中に電流がアノードに流れ込みます。 陰極は通常マイナス端子であり、使用時には電流が流れます。 それらの間の化学的性質は、電流にその電荷を提供するものですが、媒体として機能するために電解質の形で第3の物質を必要とします。 アノードとカソードが接触すると、短絡が発生します。
鉛蓄電池の電気化学
典型的な鉛蓄電池のアノードとカソードは鉛と二酸化鉛から作られ、それらはおよそ3分の1の硫酸である溶液の電解質によって橋渡しされます。 バッテリーが電気を放電すると、化学反応によって2つの電極が徐々に硫酸鉛に変換されます。 バッテリーを再充電すると、その変換が部分的に逆になります。
リチウムイオン電気化学
リチウムイオン電池はさまざまな物質を使用しますが、共通の要素は、電気生成反応中の電極間のリチウムの移動です。 グラファイトは通常、アノードの製造に使用されますが、カソードは、コバルト酸リチウム、リン酸鉄リチウムまたは酸化マンガンリチウム、およびその他のリチウムベースの物質から製造できます。 電解質は通常、有機溶媒中のリチウム塩の溶液です。 リチウムイオン電池を再充電すると、電池の化学的性質におけるリチウムの移行が逆転します。
鉛蓄電池の特徴
鉛蓄電池は、19世紀半ばにまでさかのぼる、最も古い実用的な充電式電池の設計の1つです。 それらは、現存する中で最もエネルギー対重量およびエネルギー対体積のバッテリー設計の1つであり、出力できる総電力量に対して非常に大きくて重いものになっています。 彼らが彼らのために行っていることは、彼らが非常に高いサージ対重量比を持っているということです。つまり、彼らは一度に大きな衝撃を与えることができます。 これにより、カースターターなど、急激な電力の急増が必要なアプリケーションに最適です。 鉛蓄電池も安価に製造できます。 ただし、長期間にわたって安定した、低い、または中程度の電力供給を必要とする役割ではあまり適していません。 また、充電時間も長くなります。
リチウムイオンの特徴
特に鉛蓄電池と比較した場合、リチウムイオン設計はパワーウェイトレシオとパワーウェイトレシオが高くなっています。 これらがなければ、現代のラップトップコンピュータ、携帯電話、その他の電力を渇望する電子機器を想像するのは難しいでしょう。 他のバッテリー設計でこれらの電力需要を満たすことは、より短いバッテリーでより不格好なバッテリーを意味するためです。 生涯。 鉛蓄電池のようにサージ能力の大きいリチウムイオン電池もあります。 ただし、2つの大きな欠点があります。 まず、それらは作るのに非常に費用がかかります。 第二に、バッテリーを使用していないときでも、電荷を保持する能力が低下します。 鉛蓄電池は、数年間、良好な容量で動作し続けることができます。 同じ携帯電話やラップトップのバッテリーを1、2年保管している人なら誰でも、典型的なリチウムイオンバッテリーについては同じことが言えないことを知っています。