Основное различие между свинцово-кислотными и литий-ионными батареями заключается в том, что свинцово-кислотные батареи требуют регулярного обслуживания, имеют более короткий срок службы и недороги, в то время как литий-ионные батареи имеют более длительный срок службы, более высокую эффективность и стоят дорого.
Свинцово-кислотные батареи и ионно-литиевые батареи являются важными технологиями в отрасли аккумуляторных батарей. Эти два типа имеют разные химические и физические свойства.
Что такое свинцово-кислотный аккумулятор?
Свинцово-кислотная батарея - это перезаряжаемая батарея, которая была изобретена в 1859 году французским физиком Гастоном Планте. Это был первый тип перезаряжаемой батареи, который когда-либо производился. Эта батарея отличается от современных батарей, и эти батареи имеют относительно низкую плотность энергии. Кроме того, эти батареи способны обеспечивать высокие импульсные токи, а это означает, что элементы имеют большое отношение мощности к весу. Кроме того, свинцово-кислотные аккумуляторы дешевле, что делает их привлекательными в автомобильной промышленности. Это связано с тем, что он может обеспечить большой ток, необходимый для стартеров.
Рисунок 01: Автомобильный свинцово-кислотный аккумулятор
Поскольку этот тип батарей недорог по сравнению с современными батареями, они полезны даже тогда, когда импульсный ток незначителен, а другие конструкции способны обеспечить высокую плотность энергии. Продажи свинцово-кислотных аккумуляторов в 1999 году составляли около 40-50% от общей стоимости проданных аккумуляторов по всему миру.
Обычный свинцово-кислотный аккумулятор содержит сульфат свинца (PbSO4) и разбавленную серную кислоту (H2SO 4). В состоянии разряда как положительные, так и отрицательные пластины превращаются в PbSO4,, и электролит имеет тенденцию терять большую часть растворенной серной кислоты с образованием в основном воды. Отрицательная реакция планшета выглядит следующим образом:
Pb(s) +HSO4–(aq) → PbSO4(s) + H+(aq) + 2e
На этом этапе высвобождаются два проводящих электрона, которые придают этому электроду отрицательный заряд. Накопление этих электронов создает электрическое поле, которое может притягивать ионы водорода и отталкивать ионы сульфата. Это, в свою очередь, вызывает образование двойного слоя у поверхности.
Что касается положительной реакции на чашке, ее можно выразить следующим образом:
PbO2(s) + HSO4–(aq) + 3H +(aq) + 2e → PbSO4(s) + 2H2O(l)
Поэтому общая реакция, происходящая внутри свинцово-кислотного аккумулятора, выглядит следующим образом:
Pb(тв) +HSO4–(вод) + 3H+(вод) → 2PbSO4(тв) +2H2O(ж))
Однако в полностью заряженном состоянии отрицательная пластина содержит свинец, а положительная – двуокись свинца. Существует электролитический раствор с более высокой концентрацией водного раствора серной кислоты. Этот электролит хранит большую часть химической энергии.
Что такое литий-ионный аккумулятор?
Ионно-литиевая батарея представляет собой перезаряжаемую батарею с ячейками, в которых ионы лития перемещаются от отрицательного электрода к положительному электроду через электролит во время разрядки. При зарядке происходит обратный процесс. Как правило, в ионно-литиевых элементах используется интеркалированное соединение лития, которое действует как материал на положительном электроде. Как правило, на отрицательном электроде используется графит.
Рисунок 02: Литий-ионный аккумулятор
Кроме того, литий-ионный аккумулятор имеет высокую плотность энергии. Зато у него нет эффекта памяти и низкий саморазряд. Элементы батареи изготавливаются с приоритетом либо по энергии, либо по плотности мощности. Однако ионно-литиевые батареи могут представлять угрозу безопасности, поскольку они содержат легковоспламеняющиеся электролиты, которые могут привести к взрыву и возгоранию при повреждении или неправильной зарядке.
Обычно отрицательный электрод обычного литий-ионного элемента сделан из углерода. Положительный электрод представляет собой оксид металла. Причем электролит представляет собой соль лития в органическом растворителе. В зависимости от направления тока, протекающего через ячейку, электрохимические роли электродов меняются между анодом и катодом. В промышленных масштабах наиболее распространенным анодом является графит, а положительным электродом является один из трех материалов: слоистый оксид, полианион или шпинель.
В чем разница между свинцово-кислотным и литий-ионным аккумулятором?
Свинцово-кислотная батарея была самой первой перезаряжаемой батареей, которая когда-либо производилась. Литий-ионный аккумулятор - еще один тип перезаряжаемой батареи. Основное различие между свинцово-кислотными и литий-ионными батареями заключается в том, что свинцово-кислотные батареи требуют регулярного обслуживания, недолговечны и недороги, в то время как литий-ионные батареи имеют высокую эффективность, имеют более длительный срок службы и стоят дорого.
Резюме – Сравнение свинцово-кислотных и литий-ионных аккумуляторов
Как правило, ионно-литиевые батареи часто превосходят свинцово-кислотные батареи из-за их совместимости и эффективности. Основное различие между свинцово-кислотными и литий-ионными батареями заключается в том, что свинцово-кислотные батареи требуют регулярного обслуживания, недолговечны и недороги, тогда как литий-ионные батареи имеют более высокую эффективность, более длительный срок службы и стоят дорого.
