Twee van de soorten batterijen waarmee u het meest vertrouwd bent, misschien zelfs zonder het te weten, zijn de loodaccu en de lithium-ionbatterij. De meeste auto's in Amerika hebben een loodzwavelzuuraccu aan boord, terwijl vrijwel elke Blackberry- en laptopcomputer stroom krijgt van een lithium-ionbatterij. De ene soort batterij is goed voor je auto en de andere voor je mobiele telefoon komt voort uit de chemicaliën die in elk type batterij worden gebruikt.

Batery Basisbegrippen

Een batterij is een elektrochemisch apparaat, wat betekent dat het creëert elektriciteit door gecontroleerde chemische reacties tussen verschillende stoffen. De meeste batterijen, inclusief lithiumion- en loodzuurbatterijen, bevatten een anode, een kathode en een substantie ertussen dient als een elektrolyt. De anode is meestal de positieve pool en er stroomt elektrische stroom in wanneer de batterij in gebruik is. De kathode is meestal de negatieve klem en wanneer in gebruik, stroomt er elektrische stroom uit. De chemie ertussen is wat de elektrische stroom van zijn lading voorziet, maar ze hebben een derde substantie in de vorm van een elektrolyt nodig om als medium te dienen. Als de anode en kathode in contact zouden komen, zou het resultaat kortsluiting zijn.

Loodzuur elektrochemie

De anode en kathode in een typische loodzuurbatterij zijn gemaakt van lood en looddioxide, en ze worden overbrugd door een elektrolyt van een oplossing die ruwweg een derde zwavelzuur is. Terwijl de batterij elektriciteit ontlaadt, zet de chemische reactie de twee elektroden geleidelijk om in loodsulfaat. Door de batterij op te laden, wordt die omzetting gedeeltelijk ongedaan gemaakt.

Lithiumion-elektrochemie

Lithium-ionbatterijen gebruiken verschillende stoffen, met als gemeenschappelijk element de migratie van lithium tussen de elektroden tijdens de elektriciteitsproducerende reactie. . Grafiet wordt meestal gebruikt om de anode te maken, terwijl kathoden kunnen worden gemaakt van lithium-kobaltoxide, lithiumijzerfosfaat of lithium-mangaanoxide en andere lithium-gebaseerde stoffen. Het elektrolyt is typisch een oplossing van lithiumzout in een organisch oplosmiddel. Opladen van een lithium-ionbatterij keert de migratie van lithium in de chemie van de batterij om.

Loodzuurfuncties

Loodzuurbatterijen zijn een van de oudste praktische, oplaadbare batterijontwerpen, die dateren uit het midden van de vorige eeuw. 19e eeuw. Ze hebben een van de laagste energie-naar-gewicht en energie-naar-volume batterijontwerpen die er bestaan, waardoor ze erg groot en zwaar zijn voor de totale hoeveelheid stroom die ze kunnen uitstoten. Wat ze wel voor hen doen, is dat ze een zeer hoge verhouding tussen stroom en gewicht hebben, wat betekent dat ze in één keer een grote schok van elektriciteit kunnen leveren. Dit maakt ze perfect voor toepassingen die een grote, plotselinge stroomstoot vereisen, zoals auto-starters. Loodzuurbatterijen zijn ook goedkoop te produceren. Ze zijn echter niet erg goed in rollen die een gestage, lage of middelmatige toevoer van elektriciteit gedurende een lange tijdsperiode vereisen. Ze hebben ook lange oplaadtijden.

Lithiumionenkenmerken

Vooral in vergelijking met een loodzuuraccu hebben lithiumionontwerpen een hoge vermogen /gewicht- en energie-volumeverhouding. Het is moeilijk om moderne laptops, mobiele telefoons en andere krachtige dorstige elektronische apparaten zonder deze batterijen voor te stellen, omdat het voldoen aan die stroombehoeften met andere batterijontwerpen zou betekenen dat onhandigere batterijen een kortere levensduur hebben. Er zijn zelfs lithium-ionbatterijen met een grote surge-capaciteit, zoals die van een loodzuuraccu. Ze hebben echter twee grote nadelen. Ten eerste zijn ze erg duur om te maken. Ten tweede vervalt hun vermogen om een ​​lading vast te houden ook als de batterij niet in gebruik is. Een loodzuurbatterij kan een aantal jaren met een goede capaciteit blijven werken. Iedereen die al een jaar of twee dezelfde mobiele telefoon of laptop-batterij heeft, weet dat hetzelfde niet kan worden gezegd van de typische lithium-ionbatterij.