Қорғасын қышқылы мен литий-ионды аккумулятордың негізгі айырмашылығы мынада: қорғасын қышқылды аккумулятор тұрақты техникалық қызмет көрсетуді қажет етеді, қызмет ету мерзімі қысқа және арзан, ал литий-ионды батареяның қызмет ету мерзімі ұзағырақ, тиімділігі жоғары және қымбат.
Қорғасын қышқылды аккумулятор және литий-иондық аккумулятор қайта зарядталатын батареялар өнеркәсібіндегі маңызды технологиялар болып табылады. Бұл екі түрдің химиялық және физикалық қасиеттері әртүрлі.
Қорғасын қышқылды аккумулятор дегеніміз не?
Қорғасын қышқылды аккумулятор – 1859 жылы француз физигі Гастон Планте ойлап тапқан қайта зарядталатын батарея. Бұл қайта зарядталатын батареяның бірінші түрі болды. Бұл батарея заманауи батареялардан ерекшеленеді және бұл батареялар салыстырмалы түрде төмен қуат тығыздығына ие. Сонымен қатар, бұл батареялар жоғары кернеулі токтарды беруге қабілетті, бұл ұяшықтардың үлкен қуат пен салмақ қатынасына ие екенін білдіреді. Сонымен қатар, қорғасын қышқылды аккумуляторлар арзанырақ, бұл оларды автомобиль өнеркәсібінде тартымды етеді. Себебі ол іске қосу қозғалтқыштары талап ететін токтың жоғары мөлшерін қамтамасыз ете алады.
01-сурет: қорғасын қышқылды автомобиль аккумуляторы
Батареяның бұл түрі заманауи батареялармен салыстырғанда арзан болғандықтан, олар ток күші шамалы болса да пайдалы және басқа конструкциялар жоғары энергия тығыздығын қамтамасыз ете алады.1999 жылы қорғасын қышқылды аккумуляторларды сату бүкіл әлем бойынша сатылған аккумуляторлардың жалпы құнының шамамен 40-50% құрады.
Әдеттегі қорғасын қышқылды аккумулятордың құрамында қорғасын сульфаты (PbSO4) және сұйылтылған күкірт қышқылы (H2SO 4). Разряд күйінде оң және теріс пластиналар PbSO4,болады және электролит еріген күкірт қышқылының көп бөлігін жоғалтып, негізінен суды түзеді. Теріс пластина реакциясы келесідей:
Pb(лар) +HSO4–(aq) → PbSO4(s) + H+(aq) + 2e
Бұл қадамда екі өткізгіш электрон бөлініп, бұл электрод теріс заряд береді. Бұл электрондардың жинақталуы сутегі иондарын тартып, сульфат иондарын кері қайтара алатын электр өрісін жасайды. Бұл, өз кезегінде, бетке жақын қос қабаттың пайда болуына әкеледі.
Оң пластиналық реакцияға қатысты оны келесідей көрсетуге болады;
PbO2(лар) + HSO4–(aq) + 3H +(aq) + 2e → PbSO4(лар) + 2H2O(l)
Сондықтан қорғасын қышқылды аккумулятордың ішінде болып жатқан жалпы реакция:
Pb(лар) +HSO4–(ақ) + 3H+(ақ) → 2PbSO4(s) +2H2O(l))
Алайда толық зарядталған күйде теріс пластинада қорғасын, ал оң тақтада қорғасын диоксиді бар. Сулы күкірт қышқылының жоғары концентрациясы бар электролиттік ерітінді бар. Бұл электролит химиялық энергияның көп бөлігін сақтайды.
Литий-ионды батарея дегеніміз не?
Литий-ионды батарея – зарядтау кезінде литий ионы теріс электродтан оң электродқа электролит арқылы өтетін ұяшықтары бар қайта зарядталатын батарея. Зарядтау кезінде кері процесс жүреді. Әдетте, литий-иондық жасушалар оң электродта материал ретінде әрекет ететін интеркалирленген литий қосылысын қолдануға бейім. Әдетте, графит теріс электродта қолданылады.
02-сурет: литий-ионды батарея
Сонымен қатар, литий-ионды батареяның энергия тығыздығы жоғары. Бірақ оның есте сақтау әсері жоқ және өздігінен разряды төмен. Батареяның ұяшықтары энергияға немесе қуат тығыздығына басымдық бере отырып жасалған. Дегенмен, литий-иондық батареялар қауіпсіздікке қауіп төндіруі мүмкін, себебі олардың құрамында жанғыш электролиттер бар, бұл зақымдану немесе дұрыс емес зарядтау кезінде жарылыстар мен өрттерге әкелуі мүмкін.
Әдетте, кәдімгі литий-ионды ұяшықтың теріс электроды көміртектен жасалған. Оң электрод металл оксиді болып табылады. Сонымен қатар, электролит органикалық еріткіштегі литий тұзы болып табылады. Ұяшық арқылы өтетін токтың бағытына байланысты электродтардың электрохимиялық рөлдері анод пен катод арасында кері өзгереді. Коммерциялық масштабта ең көп таралған анод графит болып табылады, ал оң электрод үш материалдың бірі болып табылады: қабатты оксид, полианион немесе шпинель.
Қорғасын қышқылы мен литий-иондық батареяның айырмашылығы неде?
Қорғасын қышқылды аккумулятор бұрыннан жасалған ең бірінші қайта зарядталатын батарея болды. Литий-ионды батарея - қайта зарядталатын батареяның тағы бір түрі. Қорғасын қышқылы мен литий-ионды аккумулятордың арасындағы негізгі айырмашылық қорғасын қышқылды аккумуляторға тұрақты техникалық қызмет көрсетуді қажет етеді, ұзақ қызмет етпейді және арзан, ал литий-ионды батареяның тиімділігі жоғары, қызмет ету мерзімі ұзағырақ және қымбат.
Қорғасын қышқылы және литий-иондық батарея
Жалпы, литий-ионды аккумуляторлар салыстырмалылығы мен тиімділігіне байланысты қорғасын қышқылды аккумуляторлардан жиі басым болады. Қорғасын қышқылы мен литий-ионды аккумулятордың негізгі айырмашылығы мынада: қорғасын қышқылды аккумулятор тұрақты күтімді қажет етеді және ұзаққа созылмайды және арзан, ал литий-иондық батареяның тиімділігі жоғары, қызмет ету мерзімі ұзағырақ және қымбат.
