Kľúčový rozdiel medzi olovenou a lítium-iónovou batériou je ten, že olovená batéria vyžaduje pravidelnú údržbu, má kratšiu životnosť a je lacná, zatiaľ čo lítium-iónová batéria má dlhšiu životnosť, vyššiu účinnosť a je drahá.
Olovená batéria a lítium-iónová batéria sú dôležité technológie v priemysle nabíjateľných batérií. Tieto dva typy majú odlišné chemické a fyzikálne vlastnosti.
Čo je to olovená batéria?
Olovená batéria je nabíjateľná batéria, ktorú v roku 1859 vynašiel francúzsky fyzik Gaston Plante. Bol to prvý typ dobíjacej batérie, ktorý bol kedy vyrobený. Táto batéria sa líši od moderných batérií a tieto batérie majú relatívne nízku hustotu energie. Navyše sú tieto batérie schopné dodávať vysoké rázové prúdy, čo znamená, že články majú veľký pomer výkonu a hmotnosti. Okrem toho sú olovené batérie lacnejšie, čo ich robí atraktívnymi v automobilovom priemysle. Je to preto, že môže poskytnúť veľké množstvo prúdu, ako to vyžadujú štartovacie motory.
Obrázok 01: Olovená autobatéria
Vzhľadom na to, že tento typ batérií je v porovnaní s modernými batériami lacný, sú užitočné aj vtedy, keď je rázový prúd zanedbateľný a iné konštrukcie sú schopné poskytnúť vysokú hustotu energie. Predaj olovených batérií v roku 1999 predstavoval približne 40-50 % celkovej hodnoty predaných batérií po celom svete.
Typická olovená batéria obsahuje síran olovnatý (PbSO4) a zriedenú kyselinu sírovú (H2SO 4). V stave vybitia sa kladné aj záporné platne stávajú PbSO4,a elektrolyt má tendenciu stratiť väčšinu rozpustenej kyseliny sírovej za vzniku predovšetkým vody. Reakcia negatívnej platne je nasledovná:
Pb(s) +HSO4–(aq) → PbSO4(s) + H+(aq) + 2e
V tomto kroku sa uvoľnia dva vodivé elektróny, čo dáva tejto elektróde záporný náboj. Hromadenie týchto elektrónov vytvára elektrické pole, ktoré môže priťahovať vodíkové ióny a odpudzovať síranové ióny. To následne spôsobí vytvorenie dvojitej vrstvy blízko povrchu.
Pozitívnu reakciu platničky možno vyjadriť nasledovne;
PbO2(s) + HSO4–(aq) + 3H +(aq) + 2e → PbSO4(s) + 2H2O(l)
Celková reakcia, ktorá prebieha vo vnútri olovenej batérie je preto;
Pb(s) +HSO4–(aq) + 3H+(aq) → 2PbSO4(s) +2H2O(l)
V plne nabitom stave však záporná doska obsahuje olovo a kladná doska obsahuje oxid olovnatý. Existuje elektrolytický roztok s vyššou koncentráciou vodnej kyseliny sírovej. Tento elektrolyt uchováva väčšinu chemickej energie.
Čo je to lítium-iónová batéria?
Lítium-iónová batéria je nabíjateľná batéria s článkami, v ktorých sa lítium-iónové iónové batérie pohybujú zo zápornej elektródy na kladnú cez elektrolyt počas vybíjania. Opačný proces prebieha pri nabíjaní. Typicky majú lítium-iónové články tendenciu používať interkalovanú lítiovú zlúčeninu, ktorá pôsobí ako materiál na kladnej elektróde. Vo všeobecnosti sa na zápornej elektróde používa grafit.
Obrázok 02: Lítium-iónová batéria
Lítium-iónová batéria má navyše vysokú hustotu energie. Nemá však pamäťový efekt a nízke samovybíjanie. Články batérie sa vyrábajú s prioritou buď energie alebo hustoty výkonu. Lítium-iónové batérie však môžu predstavovať bezpečnostné riziko, pretože obsahujú horľavé elektrolyty, ktoré môžu pri poškodení alebo nesprávnom nabíjaní viesť k výbuchom a požiarom.
Záporná elektróda bežného lítium-iónového článku je zvyčajne vyrobená z uhlíka. Kladná elektróda je oxid kovu. Okrem toho je elektrolytom lítna soľ v organickom rozpúšťadle. V závislosti od smeru toku prúdu cez článok sa elektrochemické úlohy elektród obrátia medzi anódou a katódou. V komerčnom meradle je najbežnejšou anódou grafit, zatiaľ čo kladná elektróda je jedným z troch materiálov: vrstvený oxid, polyanión alebo spinel.
Aký je rozdiel medzi olovenou kyselinou a lítium-iónovou batériou?
Olovená batéria bola úplne prvá nabíjateľná batéria, ktorá bola kedy vyrobená. Lítium-iónová batéria je ďalším typom nabíjateľnej batérie. Kľúčový rozdiel medzi olovenou a lítium-iónovou batériou je v tom, že olovená batéria vyžaduje pravidelnú údržbu, nevydrží dlho a je lacná, zatiaľ čo lítium-iónová batéria má vysokú účinnosť, má dlhšiu životnosť a je drahá.
Zhrnutie – olovená vs. lítium-iónová batéria
Vo všeobecnosti sú lítium-iónové batérie často lepšie ako olovené batérie kvôli ich príbuznosti a účinnosti. Kľúčový rozdiel medzi olovenou a lítium-iónovou batériou je v tom, že olovená batéria vyžaduje pravidelnú údržbu a nevydrží dlho a je lacná, zatiaľ čo lítium-iónová batéria má vyššiu účinnosť, dlhšiu životnosť a je drahá.
