Litiumjonbatterier Vs. Bly-syra

Två av de batterityper som du är mest bekant med, kanske utan att ens veta det, är blybatteriet och litiumjonbatteriet. De flesta bilar i Amerika har ett blybatteri ombord, medan praktiskt taget alla Blackberry och bärbara datorer får sin kraft från ett litiumjonbatteri. En typ av batteri är bra för din bil och den andra för din mobiltelefon härrör från kemikalierna som används i varje typ av batteri.

Ett batteri är en elektrokemisk anordning, vilket innebär att det skapar elektricitet genom kontrollerade kemiska reaktioner mellan olika ämnen. De flesta batterier, inklusive litiumjon- och blybatterier, inkluderar en anod, en katod och ett ämne mellan dem fungerar som en elektrolyt. Anoden är vanligtvis den positiva terminalen och elektrisk ström flyter in i den när batteriet används. Katoden är vanligtvis den negativa terminalen, och när den används används ström från den. Kemien mellan dem är det som förser den elektriska strömmen med sin laddning, men de kräver en tredje substans i form av en elektrolyt för att fungera som ett medium. Om anoden och katoden kom i kontakt skulle resultatet bli en kortslutning.

Anoden och katoden i ett typiskt blybatteri är gjorda av bly och blydioxid och de överbryggas av en elektrolyt av en lösning som är ungefär en tredjedel svavelsyra. När batteriet laddar ur elektricitet omvandlar den kemiska reaktionen gradvis de två elektroderna till blysulfat. Om du laddar batteriet återgår konverteringen delvis.

Litiumjonbatterier använder en mängd olika ämnen, varvid det vanliga elementet är migrering av litium mellan elektroderna under den elproducerande reaktionen. Grafit används vanligtvis för att framställa anoden, medan katoder kan tillverkas av litiumkobaltoxid, litiumjärnfosfat eller litiummanganoxid och andra litiumbaserade ämnen förutom. Elektrolyten är typiskt en lösning av litiumsalt i ett organiskt lösningsmedel. Att ladda ett litiumjonbatteri vänder migreringen av litium i batteriets kemi.

Blybatterier är en av de äldsta praktiska, uppladdningsbara batteridesignerna med anor från mitten av 1800-talet. De har en av de lägsta batterikonstruktionerna med energi-till-vikt och energi-till-volym som finns, vilket gör dem väldigt stora och tunga för den totala mängden ström de kan lägga ut. Vad de har för sig är att de har ett mycket högt förhållande mellan ökning och vikt, vilket betyder att de kan leverera ett stort stötar på en gång. Detta gör dem perfekta för applikationer som behöver en stor, plötslig kraftöverföring, till exempel bilstartare. Blybatterier är också billiga att producera. Men de är inte särskilt bra i roller som kräver en stadig, låg eller medelhög elförsörjning under lång tid. De har också långa laddningstider.

Särskilt jämfört med ett blybatteri har litiumjonkonstruktioner ett högt förhållande mellan vikt och vikt och volym. Det skulle vara svårt att föreställa sig moderna bärbara datorer, mobiltelefoner och andra krafttörstiga elektroniska enheter utan dessa batterier, för att möta dessa energikrav med andra batteridesigner skulle innebära klumpigare batterier med kortare livstider. Det finns till och med litiumjonbatterier med stor överspänningsförmåga, som för ett blybatteri. De har dock två stora nackdelar. För det första är de mycket dyra att tillverka. För det andra försvinner deras förmåga att hålla en laddning även när batteriet inte används. Ett blybatteri kan fortsätta arbeta med bra kapacitet i flera år. Den som har hållit samma mobiltelefon eller laptopbatteri i ett år eller två vet samma sak kan inte sägas om det typiska litiumjonbatteriet.