Du jums labiausiai žinomi akumuliatorių tipai yra galbūt švino rūgšties ir ličio jonų akumuliatoriai. Daugelyje automobilių Amerikoje yra švino rūgšties akumuliatorių, o praktiškai kiekvienas „Blackberry“ ir nešiojamas kompiuteris galią gauna iš ličio jonų baterijos. Vienos rūšies akumuliatorius tinka jūsų automobiliui, o kitas - jūsų mobiliajam telefonui - dėl chemikalų, naudojamų kiekvieno tipo akumuliatoriuose.
Batery pagrindai
Akumuliatorius yra elektrocheminis prietaisas, tai reiškia, kad jis sukuria elektrą kontroliuodamas chemines reakcijas tarp skirtingų medžiagų. Daugumoje baterijų, įskaitant ličio jonų ir švino rūgšties baterijas, yra anodas, katodas, o tarp jų esanti medžiaga tarnauja kaip elektrolitas. Anodas paprastai yra teigiamas gnybtas, o naudojant jį baterija į jį teka elektros srovė. Katodas paprastai yra neigiamas gnybtas, o jį naudojant iš jo teka elektros srovė. Tarp jų esanti chemija suteikia elektros srovei krūvį, tačiau tam, kad tarnautų kaip terpė, reikalinga trečioji medžiaga elektrolito pavidalu. Jei anodas ir katodas liestųsi, tai būtų trumpasis jungimas.
Švino rūgšties elektrochemija
Anodas ir katodas tipiškoje švino rūgšties baterijoje yra pagaminti iš švino ir švino dioksido ir juos sujungia tirpalo, kuris yra maždaug trečdalis sieros rūgšties, elektrolitas. Akumuliatoriui iškraunant elektrą, cheminė reakcija palaipsniui du elektrodus paverčia švino sulfatu. Įkraunant akumuliatorių, ši konversija iš dalies pasikeičia.
Ličio jonų elektrochemija
Ličio jonų baterijose naudojamos įvairios medžiagos, kurių bendras elementas yra ličio migracija tarp elektrodų elektros energijos gamybos reakcijos metu. Anodui gaminti paprastai naudojamas grafitas, o katodai gali būti gaminami iš ličio kobalto oksido, ličio geležies fosfato arba ličio mangano oksido ir kitų, be to, ličio medžiagų. Elektrolitas paprastai yra ličio druskos tirpalas organiniame tirpiklyje. Įkraunant ličio jonų akumuliatorių, ličio migracija akumuliatoriaus chemijoje pasikeičia.
Švino rūgšties savybės
Švino rūgšties akumuliatoriai yra vienas iš seniausių praktiškų, įkraunamų baterijų, dar XIX a. Viduryje. Jie pasižymi vienu mažiausių energijos ir svorio bei energijos iki tūrio akumuliatorių modelių, todėl jie yra labai dideli ir sunkūs, atsižvelgiant į bendrą galimą energijos kiekį. Tai, ką jie daro, yra tai, kad jie turi labai aukštą padidėjimo ir svorio santykį, o tai reiškia, kad jie vienu metu gali sukelti didelį elektros smūgį. Dėl to jie puikiai tinka toms programoms, kurioms reikia didelio staigaus jėgos antplūdžio, pavyzdžiui, automobilių starteriams. Švino rūgšties akumuliatorius taip pat pigu gaminti. Tačiau jie nėra labai geri tiems vaidmenims, kuriems reikalingas pastovus, mažas ar vidutinis elektros energijos tiekimas ilgą laiką. Jie taip pat turi ilgą įkrovimo laiką.
Ličio jonų savybės
Ypač, palyginti su švino rūgšties akumuliatoriumi, ličio jonų konstrukcijos turi aukštą galios ir svorio bei galios ir tūrio santykį. Sunku būtų neįsivaizduoti šiuolaikinių nešiojamųjų kompiuterių, mobiliųjų telefonų ir kitų galybės ištroškusių elektroninių prietaisų be jų baterijų, nes norint patenkinti tuos energijos poreikius, naudojant kitokio tipo baterijas, reiktų trumpesnių baterijų visą gyvenimą. Yra net ličio jonų baterijų, turinčių didelę įtampą, pavyzdžiui, švino rūgšties akumuliatorių. Tačiau jie turi du didelius trūkumus. Pirma, juos pagaminti labai brangu. Antra, jų gebėjimas išlaikyti įkrovimą silpsta net tada, kai nenaudojama baterija. Švino rūgšties akumuliatorius gali dirbti kelerius metus. Tas, kas metus ar dvejus laiko tą patį mobiliojo telefono ar nešiojamojo kompiuterio akumuliatorių, žino to paties, negalima pasakyti apie tipišką ličio jonų bateriją.