تفاوت اصلی بین باتری اسید سرب و لیتیوم یون در این است که باتری سرب اسیدی نیاز به تعمیر و نگهداری منظم دارد، طول عمر کمتری دارد و ارزان است، در حالی که باتری لیتیوم یونی طول عمر بیشتر، راندمان بالاتر و گران است.
باتری سرب اسید و باتری لیتیوم یونی فناوری های مهم در صنعت باتری های قابل شارژ هستند. این دو نوع ویژگی های شیمیایی و فیزیکی متفاوتی دارند.
باتری سرب اسید چیست؟
باتری اسید سرب یک باتری قابل شارژ است که در سال 1859 توسط فیزیکدان فرانسوی گاستون پلانت اختراع شد.این اولین نوع باتری قابل شارژ بود که تا به حال ساخته شد. این باتری با باتری های مدرن متفاوت است و این باتری ها چگالی انرژی نسبتا کمی دارند. علاوه بر این، این باتری ها قادر به تامین جریان های موج بالا هستند، به این معنی که سلول ها نسبت قدرت به وزن زیادی دارند. علاوه بر این، باتری‌های اسید سرب ارزان‌تر هستند، که آنها را در صنعت خودرو جذاب می‌کند. این به این دلیل است که می تواند مقدار زیادی جریان را همانطور که موتورهای استارت نیاز دارند، ارائه دهد.
شکل 01: یک باتری خودرو سرب اسید
از آنجایی که این نوع باتری در مقایسه با باتری های مدرن ارزان است، حتی زمانی که جریان افزایشی ناچیز است، مفید هستند و دیگر طرح ها می توانند چگالی انرژی بالایی ارائه دهند.فروش باتری های اسید سرب در سال 1999 حدود 40 تا 50 درصد از ارزش کل باتری های فروخته شده در سراسر جهان بود.
یک باتری اسید سرب معمولی حاوی سولفات سرب (PbSO4) و اسید سولفوریک رقیق (H2SO است. 4). در حالت تخلیه، صفحات مثبت و منفی هر دو به PbSO4،تبدیل می شوند و الکترولیت تمایل دارد بیشتر اسید سولفوریک محلول را از دست بدهد و در درجه اول آب تشکیل دهد. واکنش صفحه منفی به شرح زیر است:
Pb(ها) +HSO4–(aq) → PbSO4(s) + H+(aq) + 2e
دو الکترون رسانا در این مرحله آزاد می شوند که به این الکترود یک بار منفی می دهد. تجمع این الکترون ها میدان الکتریکی ایجاد می کند که می تواند یون های هیدروژن را جذب کند و یون های سولفات را دفع کند. این به نوبه خود باعث تشکیل یک لایه دوگانه در نزدیکی سطح می شود.
در مورد واکنش صفحه مثبت، می توان آن را به صورت زیر بیان کرد؛
PbO2(ها) + HSO4–(aq) + 3H +(aq) + 2e → PbSO4(s) + 2H2O(l)
بنابراین، واکنش کلی که در داخل باتری اسید سرب در حال انجام است این است؛
Pb(s) +HSO4–(aq) + 3H+(aq) → 2PbSO4(ها) +2H2O(l)
با این حال، در حالت کاملاً باردار، صفحه منفی حاوی سرب و صفحه مثبت حاوی دی اکسید سرب است. محلول الکترولیتی با غلظت بالاتر اسید سولفوریک آبی وجود دارد. این الکترولیت بیشتر انرژی شیمیایی را ذخیره می کند.
باتری لیتیوم یونی چیست؟
باتری لیتیوم یونی یک باتری قابل شارژ با سلول هایی است که در آن یون لیتیوم از طریق یک الکترولیت در حین تخلیه از الکترود منفی به الکترود مثبت حرکت می کند. فرآیند معکوس هنگام شارژ اتفاق می افتد. به طور معمول، سلول‌های یون لیتیوم تمایل دارند از یک ترکیب لیتیوم درون‌آمیزی استفاده کنند که به عنوان ماده در الکترود مثبت عمل می‌کند. به طور کلی، گرافیت در الکترود منفی استفاده می شود.
شکل 02: باتری لیتیوم یونی
علاوه بر این، باتری لیتیوم یونی چگالی انرژی بالایی دارد. اما اثر حافظه ندارد و خود تخلیه کم است. سلول های باتری با اولویت تراکم انرژی یا توان تولید می شوند. با این حال، باتری‌های لیتیوم یونی می‌توانند یک خطر ایمنی باشند، زیرا حاوی الکترولیت‌های قابل اشتعال هستند که می‌توانند در صورت آسیب یا شارژ نادرست منجر به انفجار و آتش‌سوزی شوند.
به طور معمول، الکترود منفی یک سلول لیتیوم یون معمولی از کربن ساخته شده است. الکترود مثبت یک اکسید فلزی است. علاوه بر این، الکترولیت یک نمک لیتیوم در یک حلال آلی است. بسته به جهت جریان جریان از طریق سلول، نقش الکتروشیمیایی الکترودها بین آند و کاتد معکوس می شود. در مقیاس تجاری، رایج ترین آند گرافیت است، در حالی که الکترود مثبت یکی از سه ماده است: اکسید لایه ای، پلی آنیون یا اسپینل.
تفاوت بین باتری اسید سرب و لیتیوم یون چیست؟
باتری سرب اسید اولین باتری قابل شارژی بود که تا کنون ساخته شد. باتری لیتیوم یونی نوع دیگری از باتری های قابل شارژ است. تفاوت اصلی بین باتری اسید سرب و لیتیوم یون در این است که باتری سرب اسیدی نیاز به تعمیر و نگهداری منظم دارد، دوام زیادی ندارد و ارزان است، در حالی که باتری لیتیوم یونی کارایی بالایی دارد، طول عمر بیشتری دارد و گران است.
خلاصه - اسید سرب در مقابل باتری لیتیوم یون
به طور کلی، باتری های لیتیوم یونی به دلیل ارتباط و کارایی آنها اغلب نسبت به باتری های اسید سرب برتری دارند. تفاوت اصلی بین باتری سرب اسید و باتری لیتیوم یونی این است که باتری سرب اسیدی نیاز به تعمیر و نگهداری منظم دارد و دوام زیادی ندارد و ارزان است، در حالی که باتری لیتیوم یونی کارایی بالاتر، طول عمر بیشتر و گران است.
