To av batteritypene du er mest kjent med, kanskje uten å vite det, er blybatteriet og litiumionbatteriet. De fleste biler i Amerika har et blybatteri ombord, mens nesten alle bærbare datamaskiner og bærbare datamaskiner får strøm fra et litiumionbatteri. Den ene typen batteri er bra for bilen din, og den andre for mobiltelefonen din kommer fra kjemikaliene som brukes i hver type batteri.
Grunnleggende om batteri
Et batteri er et elektrokjemisk apparat, noe som betyr at det skaper strøm gjennom kontrollerte kjemiske reaksjoner mellom forskjellige stoffer. De fleste batterier, inkludert litiumion- og blybatterier, inkluderer en anode, en katode og et stoff mellom dem fungerer som en elektrolytt. Anoden er vanligvis den positive terminalen, og elektrisk strøm strømmer inn i den når batteriet er i bruk. Katoden er vanligvis den negative terminalen, og når den er i bruk strømmer strøm ut av den. Kjemien mellom dem er det som gir den elektriske strømmen sin ladning, men de krever et tredje stoff i form av en elektrolytt for å tjene som medium. Hvis anoden og katoden kom i kontakt, ville resultatet være kortslutning.
Blysyre elektrokjemi
Anoden og katoden i et typisk blybatteri er laget av bly og blydioksid, og de blir broet av en elektrolytt av en løsning som er omtrent en tredjedel svovelsyre. Når batteriet tømmer strøm, konverterer den kjemiske reaksjonen gradvis de to elektrodene til blysulfat. Å lade opp batteriet reverserer delvis konverteringen.
Elektrokjemi i litiumion
Litiumionbatterier bruker en rekke stoffer, hvor det vanlige elementet er migrering av litium mellom elektrodene under den elektrisitetsproduserende reaksjonen. Grafitt brukes vanligvis til å lage anoden, mens katoder kan være laget av litiumkobaltoksid, litiumjernfosfat eller litiummanganoksid og andre litiumbaserte stoffer i tillegg. Elektrolytten er typisk en løsning av litiumsalt i et organisk løsningsmiddel. Å lade et litiumionbatteri reverserer migrasjonen av litium i batteriets kjemi.
Blysyreegenskaper
Blybatterier er en av de eldste praktiske, oppladbare batteridesignene, som dateres tilbake til midten av 1800-tallet. De har en av de laveste batteriutformingene fra energi til vekt og energi til volum som eksisterer, noe som gjør dem veldig store og tunge for den totale mengden strøm de kan legge ut. Det de har for seg, er at de har et veldig høyt bølge-til-vekt-forhold, noe som betyr at de kan levere et stort støt på en gang. Dette gjør dem perfekte for applikasjoner som trenger en stor, plutselig kraftbølge, for eksempel bilstartere. Blybatterier er også billige å produsere. Imidlertid er de ikke veldig gode i roller som krever en jevn, lav eller middels tilførsel av strøm over lang tid. De har også lange ladetider.
Litiumionfunksjoner
Spesielt sammenlignet med et blybatteri, har litiumiondesigner et høyt forhold mellom vekt og vekt og kraft til volum. Det ville være vanskelig å forestille seg moderne bærbare datamaskiner, mobiltelefoner og andre krafttørste elektroniske enheter uten disse batterier, fordi å oppfylle disse strømkravene med andre batteridesigner vil bety klumpete batterier med kortere livstider. Det er til og med litiumionbatterier med stor overspenningsevne, som for et blybatteri. Imidlertid har de to store ulemper. For det første er de veldig dyre å lage. For det andre forfaller deres evne til å holde en lading selv når batteriet ikke er i bruk. Et blybatteri kan fortsette å fungere med god kapasitet i flere år. Alle som har beholdt det samme batteriet i ett år eller to vet det samme, kan ikke sies om det typiske litiumionbatteriet.