Litija jonu baterijas Vs. Svina skābe

Divi no jums visvairāk pazīstamajiem akumulatoru veidiem, iespējams, pat to nezinot, ir svina skābes akumulators un litija jonu akumulators. Lielākajā daļā automašīnu Amerikā uz borta ir svina skābes akumulators, savukārt praktiski katrs Blackberry un klēpjdators savu jaudu iegūst no litija jonu akumulatora. Viena veida akumulatori ir piemēroti jūsu automašīnai, bet citi - jūsu mobilajam tālrunim - no ķimikālijām, kas tiek izmantotas katra veida akumulatoros.

Akumulators ir elektroķīmiska ierīce, tas nozīmē, ka tas rada elektrību, kontrolējot ķīmiskas reakcijas starp dažādām vielām. Lielākajā daļā bateriju, ieskaitot litija jonu un svina skābes akumulatorus, ietilpst anods, katods un viela starp tām kalpo kā elektrolīts. Anods parasti ir pozitīvais spaile, un tajā, izmantojot akumulatoru, ieplūst elektriskā strāva. Katods parasti ir negatīvs spaile, un, lietojot, no tā izplūst elektriskā strāva. Ķīmija starp tām nodrošina elektrisko strāvu ar tās lādiņu, taču tām ir nepieciešama trešā viela elektrolīta formā, lai tā kalpotu kā vide. Ja anods un katods nonāktu saskarē, rezultāts būtu īssavienojums.

Anods un katods tipiskā svina skābes akumulatorā ir izgatavoti no svina un svina dioksīda, un tos savieno elektrolīts no šķīduma, kas ir aptuveni viena trešdaļa sērskābes. Kad akumulators izlādē elektrību, ķīmiskā reakcija pakāpeniski pārvērš abus elektrodus par svina sulfātu. Akumulatora uzlādēšana šo konversiju daļēji atceļ.

Litija jonu baterijās tiek izmantotas dažādas vielas, kuru kopīgais elements ir litija migrācija starp elektrodiem elektrības ražošanas reakcijas laikā. Anoda izgatavošanai parasti izmanto grafītu, savukārt katodus var izgatavot no litija kobalta oksīda, litija dzelzs fosfāta vai litija mangāna oksīda un citām vielām, kuru pamatā ir litijs. Elektrolīts parasti ir litija sāls šķīdums organiskā šķīdinātājā. Litija jonu akumulatora uzlādēšana maina litija migrāciju akumulatora ķīmijā.

Svina skābes akumulatori ir viens no vecākajiem praktiskajiem, uzlādējamajiem akumulatoriem, kas datēti ar 19. gadsimta vidu. Viņiem ir viens no zemākajiem enerģijas patēriņa un svara un enerģijas apjoma akumulatoriem, kas pastāv, padarot tos ļoti lielus un smagus par kopējo enerģijas daudzumu, ko viņi var nodot. Viņiem ir tas, ka viņiem ir ļoti augsta pārsprieguma un svara attiecība, kas nozīmē, ka viņi var vienlaikus piegādāt lielu elektrības grūdienu. Tas padara tos ideāli piemērotus lietojumiem, kuriem nepieciešams liels, pēkšņs jaudas pieaugums, piemēram, automašīnu starteriem. Svina skābes akumulatoru ražošana ir arī lēta. Tomēr tie nav pārāk labi lomās, kurām nepieciešama stabila, zema vai vidēja elektroenerģijas piegāde ilgākā laika posmā. Viņiem ir arī ilgs uzlādes laiks.

It īpaši, ja salīdzina ar svina skābes akumulatoru, litija jonu dizainparaugiem ir augsta jaudas un svara attiecība. Būtu grūti iedomāties mūsdienu klēpjdatorus, mobilos tālruņus un citas jaudas alkstošas ​​elektroniskās ierīces bez šiem akumulatorus, jo, lai apmierinātu šīs enerģijas prasības ar citu bateriju dizainu, tas nozīmētu īsākas baterijas dzīves laikā. Ir pat litija jonu akumulatori ar lielu pārsprieguma spēju, piemēram, svina skābes akumulatoriem. Tomēr viņiem ir divi lieli trūkumi. Pirmkārt, to izgatavošana ir ļoti dārga. Otrkārt, to spēja noturēt uzlādi samazinās pat tad, ja akumulators netiek izmantots. Svina skābes akumulators var darboties vairākus gadus ar labu jaudu. Ikviens, kurš gadu vai divus glabā vienu un to pašu mobilā tālruņa vai klēpjdatora akumulatoru, zina to pašu, nevar teikt par tipisko litija jonu akumulatoru.