Innehåll
Två av batterityperna som du är mest bekanta med, kanske utan att ens veta det, är blysyrabatteriet och litiumjonbatteriet. De flesta bilar i Amerika har ett blybatteri ombord, medan nästan alla Blackberry och bärbara datorer får sin kraft från ett litiumjonbatteri. En typ av batteri är bra för din bil och den andra för din mobiltelefon härrör från kemikalier som används i varje batterityp.
Grunderna i Batery
Ett batteri är en elektrokemisk enhet, vilket betyder att det skapar elektricitet genom kontrollerade kemiska reaktioner mellan olika ämnen. De flesta batterier, inklusive litiumjon- och blysyrabatterier, inkluderar en anod, en katod och ett ämne däremellan fungerar som en elektrolyt. Anoden är vanligtvis den positiva terminalen, och elektrisk ström flyter in i den när batteriet används. Katoden är vanligtvis den negativa terminalen, och vid användning strömmar elektrisk ström ut ur den. Kemin mellan dem är vad som ger den elektriska strömmen sin laddning, men de kräver en tredje substans i form av en elektrolyt för att fungera som ett medium. Om anoden och katoden kom i kontakt skulle resultatet vara en kortslutning.
Blysyraelektrokemi
Anoden och katoden i ett typiskt blybatteri är tillverkat av bly och blydioxid och överbryggas av en elektrolyt av en lösning som är ungefär en tredjedel svavelsyra. När batteriet laddar ur el, omvandlar den kemiska reaktionen gradvis de två elektroderna till blysulfat. Genom att ladda batteriet reverseras omvandlingen delvis.
Litiumjonelektrokemi
Litiumjonbatterier använder en mängd olika ämnen, varvid det vanliga elementet är migrering av litium mellan elektroderna under elproducerande reaktion. Grafit används vanligen för att tillverka anoden, medan katoder kan tillverkas av litiumkoboltoxid, litiumjärnfosfat eller litiummanganoxid och andra litiumbaserade ämnen. Elektrolyten är typiskt en lösning av litiumsalt i ett organiskt lösningsmedel. Att ladda ett litiumjonbatteri vänder migrationen av litium i batteriets kemi.
Blysyrafunktioner
Blysyrabatterier är en av de äldsta praktiska, laddningsbara batterikonstruktionerna, som går tillbaka till mitten av 1800-talet. De har en av de lägsta energiviktiga och energi-till-volym batterikonstruktionerna som finns, vilket gör dem mycket stora och tunga för den totala mängden ström de kan släcka. Vad de gör för dem är att de har ett mycket högt vikt-förhållande, vilket innebär att de kan leverera en stor stöt av elektricitet på en gång. Detta gör dem perfekta för applikationer som behöver en stor, plötslig kraftstörning, till exempel bilstartare. Blysyrabatterier är också billiga att producera. De är emellertid inte mycket bra i roller som kräver en stadig, låg eller mellanliggande elförsörjning under en lång tid. De har också långa laddningstider.
Litiumjonfunktioner
Speciellt jämfört med ett blybatteri har litiumjonkonstruktioner ett högt vikt-och-volymförhållande. Det skulle vara svårt att föreställa sig moderna bärbara datorer, mobiltelefoner och andra krafttörstiga elektroniska enheter utan dessa batterier, för att uppfylla dessa strömkrav med andra batteridesigner skulle betyda klumpigare batterier med kortare livslängd. Det finns till och med litiumjonbatterier med en stor spänningsförmåga, som för ett blysyrabatteri. Men de har två stora nackdelar. Först är de mycket dyra att göra. För det andra minskar deras förmåga att hålla en laddning även när batteriet inte används. Ett blybatteri kan fortsätta arbeta med god kapacitet under flera år. Den som har hållit samma mobiltelefon eller laptopbatteri i ett år eller två vet detsamma kan inte sägas om det typiska litiumjonbatteriet.