Kluczowa różnica między akumulatorem kwasowo-ołowiowym a akumulatorem litowo-jonowym polega na tym, że akumulator kwasowo-ołowiowy wymaga regularnej konserwacji, ma krótszą żywotność i jest niedrogi, podczas gdy akumulator litowo-jonowy ma dłuższą żywotność, wyższą wydajność i jest drogi.
Akumulator kwasowo-ołowiowy i akumulator litowo-jonowy to ważne technologie w branży akumulatorów. Te dwa typy mają różne właściwości chemiczne i fizyczne.
Co to jest akumulator kwasowo-ołowiowy?
Akumulator kwasowo-ołowiowy to akumulator, który został wynaleziony w 1859 roku przez francuskiego fizyka Gastona Plante. Był to pierwszy rodzaj akumulatora, jaki kiedykolwiek powstał. Ta bateria różni się od nowoczesnych baterii, a baterie te mają stosunkowo niską gęstość energii. Ponadto akumulatory te są w stanie dostarczać wysokie prądy udarowe, co oznacza, że ogniwa mają duży stosunek mocy do masy. Ponadto akumulatory kwasowo-ołowiowe są tańsze, co czyni je atrakcyjnymi w przemyśle samochodowym. Dzieje się tak, ponieważ może dostarczać duży prąd wymagany przez rozruszniki.
Rysunek 01: Akumulator samochodowy kwasowo-ołowiowy
Ponieważ ten typ baterii jest niedrogi w porównaniu do nowoczesnych baterii, są one przydatne nawet wtedy, gdy prąd udarowy jest nieznaczny, a inne konstrukcje są w stanie zapewnić wysoką gęstość energii. Sprzedaż akumulatorów kwasowo-ołowiowych w 1999 r. stanowiła około 40-50% łącznej wartości sprzedanych akumulatorów na całym świecie.
Typowy akumulator kwasowo-ołowiowy zawiera siarczan ołowiu (PbSO) i rozcieńczony kwas siarkowy (H2SO 4). W stanie rozładowania, zarówno dodatnie, jak i ujemne płyty stają się PbSO4,, a elektrolit ma tendencję do utraty większości rozpuszczonego kwasu siarkowego, tworząc głównie wodę. Reakcja płyty ujemnej jest następująca:
Pb(s) +HSO4–(aq) → PbSO4(s) + H+(aq) + 2e
Dwa przewodzące elektrony są uwalniane na tym etapie, co nadaje tej elektrodzie ładunek ujemny. Nagromadzenie tych elektronów tworzy pole elektryczne, które może przyciągać jony wodorowe i odpychać jony siarczanowe. To z kolei powoduje powstanie podwójnej warstwy przy powierzchni.
Jeśli chodzi o reakcję płyty dodatniej, można ją wyrazić w następujący sposób;
PbO2(s) + HSO4–(aq) + 3H +(aq) + 2e → PbSO4(s) + 2H2O(l)
Dlatego ogólna reakcja zachodząca wewnątrz akumulatora kwasowo-ołowiowego jest;
Pb(s) +HSO4–(aq) + 3H+(aq) → 2PbSO4(s) +2H2O(l)
Jednak w stanie pełnego naładowania płyta ujemna zawiera ołów, a płyta dodatnia zawiera dwutlenek ołowiu. Istnieje roztwór elektrolityczny o wyższym stężeniu wodnego kwasu siarkowego. Ten elektrolit przechowuje większość energii chemicznej.
Co to jest bateria litowo-jonowa?
Bateria litowo-jonowa to ładowalna bateria z ogniwami, w których podczas rozładowywania litu jony przemieszczają się z elektrody ujemnej do elektrody dodatniej przez elektrolit. Odwrotny proces ma miejsce podczas ładowania. Zazwyczaj ogniwa litowo-jonowe mają tendencję do używania interkalowanego związku litu, który działa jako materiał na elektrodzie dodatniej. Zasadniczo grafit jest używany na elektrodzie ujemnej.
Rysunek 02: Bateria litowo-jonowa
Co więcej, bateria litowo-jonowa ma wysoką gęstość energii. Ale nie ma efektu pamięci i ma niskie samorozładowanie. Ogniwa baterii są produkowane z priorytetem gęstości energii lub mocy. Jednak akumulatory litowo-jonowe mogą stanowić zagrożenie bezpieczeństwa, ponieważ zawierają łatwopalne elektrolity, które w przypadku uszkodzenia lub nieprawidłowego ładowania mogą prowadzić do wybuchów i pożarów.
Zazwyczaj elektroda ujemna konwencjonalnego ogniwa litowo-jonowego jest wykonana z węgla. Elektroda dodatnia to tlenek metalu. Ponadto elektrolitem jest sól litowa w rozpuszczalniku organicznym. W zależności od kierunku przepływu prądu przez ogniwo elektrochemiczne role elektrod odwracają się między anodą a katodą. W skali komercyjnej najczęściej spotykaną anodą jest grafit, natomiast elektrodą dodatnią jest jeden z trzech materiałów: warstwowy tlenek, polianion lub spinel.
Jaka jest różnica między akumulatorem kwasowo-ołowiowym a litowo-jonowym?
Akumulator kwasowo-ołowiowy był pierwszym akumulatorem, jaki kiedykolwiek powstał. Bateria litowo-jonowa to kolejny rodzaj akumulatora. Kluczową różnicą między akumulatorem kwasowo-ołowiowym a akumulatorem litowo-jonowym jest to, że akumulator kwasowo-ołowiowy wymaga regularnej konserwacji, nie wytrzymuje długo i jest niedrogi, podczas gdy akumulator litowo-jonowy ma wysoką wydajność, ma dłuższą żywotność i jest drogi.
Podsumowanie – Akumulator kwasowo-ołowiowy a akumulator litowo-jonowy
Na ogół akumulatory litowo-jonowe są często lepsze od akumulatorów kwasowo-ołowiowych ze względu na ich powiązania i wydajność. Kluczową różnicą między akumulatorem kwasowo-ołowiowym a akumulatorem litowo-jonowym jest to, że akumulator kwasowo-ołowiowy wymaga regularnej konserwacji, nie wytrzymuje długo i jest niedrogi, podczas gdy akumulator litowo-jonowy ma wyższą wydajność, dłuższą żywotność i jest drogi.
