Diferența cheie dintre acumulatorul cu plumb și cel litiu-ion este că bateria cu plumb-acid necesită întreținere regulată, are o durată de viață mai scurtă și este ieftină, în timp ce bateria cu litiu-ion are o durată de viață mai lungă, o eficiență mai mare și este costisitoare.
Bateria cu plumb acid și bateria litiu-ion sunt tehnologii importante în industria bateriilor reîncărcabile. Aceste două tipuri au caracteristici chimice și fizice diferite.
Ce este o baterie cu plumb?
Bateria cu plumb acid este o baterie reîncărcabilă care a fost inventată în 1859 de fizicianul francez Gaston Plante. A fost primul tip de baterie reîncărcabilă care a fost făcută vreodată. Această baterie este diferită de bateriile moderne, iar aceste baterii au o densitate de energie relativ scăzută. În plus, aceste baterii sunt capabile să furnizeze curenți de supratensiune mari, ceea ce înseamnă că celulele au un raport mare putere-greutate. Mai mult, bateriile cu plumb-acid sunt mai puțin costisitoare, ceea ce le face atractive în industria auto. Acest lucru se datorează faptului că poate furniza o cantitate mare de curent așa cum este cerut de motoarele de pornire.
Figura 01: O baterie de mașină cu plumb-acid
Deoarece acest tip de baterie este ieftin în comparație cu bateriile moderne, acestea sunt utile chiar și atunci când curentul de supratensiune este nesemnificativ, iar alte modele sunt capabile să ofere o densitate mare de energie. Vânzarea bateriilor cu plumb-acid în 1999 a fost de aproximativ 40-50% din valoarea totală a bateriilor vândute în întreaga lume.
O baterie obișnuită cu plumb acid conține sulfat de plumb (PbSO4) și acid sulfuric diluat (H2SO 4). În starea de descărcare, ambele plăci pozitive și negative devin PbSO4,și electrolitul tinde să piardă cea mai mare parte din acidul sulfuric dizolvat pentru a forma în principal apă. Reacția negativă a plăcii este următoarea:
Pb(s) +HSO4–(aq) → PbSO4(s) + H+(aq) + 2e
Doi electroni conductori sunt eliberați la acest pas, ceea ce conferă acestui electrod o sarcină negativă. Acumularea acestor electroni creează un câmp electric care poate atrage ionii de hidrogen și respinge ionii sulfat. Aceasta, la rândul său, determină formarea unui strat dublu lângă suprafață.
În ceea ce privește reacția pozitivă a plăcii, aceasta poate fi exprimată după cum urmează;
PbO2(e) + HSO4–(aq) + 3H +(aq) + 2e → PbSO4(e) + 2H2O(l)
Prin urmare, reacția generală care are loc în interiorul bateriei cu plumb este;
Pb(i) +HSO4–(aq) + 3H+(aq) → 2PbSO4(s) +2H2O(l)
Cu toate acestea, într-o stare complet încărcată, placa negativă conține plumb, iar placa pozitivă conține dioxid de plumb. Există o soluție electrolitică cu o concentrație mai mare de acid sulfuric apos. Acest electrolit stochează cea mai mare parte a energiei chimice.
Ce este o baterie litiu-ion?
Bateria cu ioni de litiu este o baterie reîncărcabilă cu celule în care ionul de litiu se deplasează de la electrodul negativ la electrodul pozitiv printr-un electrolit în timpul descărcării. Procesul invers are loc la încărcare. De obicei, celulele cu ioni de litiu tind să utilizeze un compus de litiu intercalat care acționează ca material la electrodul pozitiv. În general, grafitul este folosit la electrodul negativ.
Figura 02: Baterie litiu-ion
În plus, bateria litiu-ion are o densitate mare de energie. Dar nu are efect de memorie și o autodescărcare scăzută. Celulele bateriei sunt fabricate, acordând prioritate fie energiei, fie densității de putere. Cu toate acestea, bateriile cu ioni de litiu pot reprezenta un pericol pentru siguranță, deoarece conțin electroliți inflamabili, care pot duce la explozii și incendii la deteriorare sau încărcare incorectă.
De obicei, electrodul negativ al unei celule convenționale cu ioni de litiu este fabricat din carbon. Electrodul pozitiv este un oxid de metal. În plus, electrolitul este o sare de litiu într-un solvent organic. În funcție de direcția fluxului de curent prin celulă, rolurile electrochimice ale electrozilor se inversează între anod și catod. La scară comercială, anodul cel mai comun este grafitul, în timp ce electrodul pozitiv este unul dintre cele trei materiale: un oxid stratificat, un polianion sau un spinel.
Care este diferența dintre bateria cu plumb acid și litiu-ion?
Bateria cu plumb acid a fost prima baterie reîncărcabilă care a fost produsă vreodată. Bateria litiu-ion este un alt tip de baterie reîncărcabilă. Diferența cheie dintre acumulatorul cu plumb și cel litiu-ion este că bateria cu plumb acid necesită întreținere regulată, nu durează mult și este ieftină, în timp ce bateria cu litiu-ion are o eficiență ridicată, o durată de viață mai lungă și este costisitoare.
Rezumat – baterie cu plumb acid vs baterie litiu-ion
În general, bateriile cu litiu-ion sunt adesea superioare bateriilor cu plumb-acid datorită relației și eficienței lor. Diferența esențială dintre acumulatorul cu plumb și cel litiu-ion este că bateria cu plumb acid necesită întreținere regulată și nu durează mult și este ieftină, în timp ce bateria cu litiu-ion are o eficiență mai mare, o durată de viață mai lungă și este costisitoare.
