Inhoud
- Batery Basics
- Loodzuur-elektrochemie
- Lithium-ion elektrochemie
- Loodzuurfuncties
- Kenmerken van lithiumionen
Twee van de batterijtypen die u het meest kent, misschien zonder het te weten, zijn de loodzuurbatterij en de lithium-ionbatterij. De meeste auto's in Amerika hebben een loodzuurbatterij aan boord, terwijl vrijwel elke Blackberry- en laptopcomputer stroom krijgt van een lithium-ionbatterij. Eén soort batterij is goed voor uw auto en de andere voor uw mobiele telefoon komt voort uit de chemicaliën die in elk type batterij worden gebruikt.
Batery Basics
Een batterij is een elektrochemisch apparaat, wat betekent dat deze elektriciteit produceert via gecontroleerde chemische reacties tussen verschillende stoffen. De meeste batterijen, inclusief lithium-ion- 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 aansluiting en tijdens gebruik stroomt er elektrische stroom uit. De chemie tussen hen is wat de elektrische stroom van zijn lading voorziet, maar ze vereisen een derde substantie in de vorm van een elektrolyt om als medium te dienen. Als de anode en de kathode in contact zouden komen, zou dit een kortsluiting veroorzaken.
Loodzuur-elektrochemie
De anode en kathode in een typische loodzuurbatterij zijn gemaakt van lood en looddioxide en worden overbrugd door een elektrolyt van een oplossing die ongeveer een derde zwavelzuur is. Terwijl de batterij elektriciteit ontlaadt, zet de chemische reactie de twee elektroden geleidelijk om in loodsulfaat. Het opladen van de batterij keert die conversie gedeeltelijk om.
Lithium-ion elektrochemie
Lithium-ionbatterijen gebruiken een verscheidenheid aan stoffen, met als gemeenschappelijk element de migratie van lithium tussen de elektroden tijdens de elektriciteitsproductie. Meestal wordt grafiet gebruikt om de anode te maken, terwijl kathoden kunnen worden gemaakt van lithium-kobaltoxide, lithium-ijzerfosfaat of lithium-mangaanoxide en andere stoffen op basis van lithium. De elektrolyt is typisch een oplossing van lithiumzout in een organisch oplosmiddel. Het opladen van een lithium-ionbatterij keert de migratie van lithium in de batterij van de batterij om.
Loodzuurfuncties
Loodzuurbatterijen zijn een van de oudste praktische, oplaadbare batterijontwerpen uit het midden van de 19e eeuw. Ze hebben een van de laagste energie-naar-gewicht en energie-naar-volume batterijontwerpen die er zijn, waardoor ze erg groot en zwaar zijn voor de totale hoeveelheid energie die ze kunnen blussen. Wat ze wel voor hen hebben is dat ze een zeer hoge piek-gewichtsverhouding 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 nodig hebben, zoals autostarters. Loodzuurbatterijen zijn ook goedkoop om te produceren. Ze zijn echter niet erg goed in rollen die een gestage, lage of middelhoge levering van elektriciteit gedurende een lange periode vereisen. Ze hebben ook lange oplaadtijden.
Kenmerken van lithiumionen
Vooral in vergelijking met een loodzuurbatterij hebben lithium-ionontwerpen een hoge vermogen / gewicht- en vermogen / volume-verhouding. Het zou moeilijk zijn om moderne laptops, mobiele telefoons en andere krachtige apparaten met dorst te bedenken zonder deze batterijen, omdat het voldoen aan die stroomvereisten met andere batterijontwerpen zou betekenen dat de batterijen clunkier zijn met een kortere levensduur. Er zijn zelfs lithium-ionbatterijen met een grote piekcapaciteit, zoals die van een loodzuurbatterij. 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, zelfs wanneer de batterij niet in gebruik is. Een loodzuuraccu kan meerdere jaren goed blijven werken. Iedereen die een jaar of twee dezelfde batterij voor een mobiele telefoon of laptop heeft bewaard, kan hetzelfde zeggen van de typische lithium-ionbatterij.