Den viktigaste skillnaden mellan blybatteri och litiumjonbatteri är att blybatterier kräver regelbundet underhåll, har kortare livslängd och är billigt, medan litiumjonbatterier har längre livslängd, högre effektivitet och är dyrt.
Blybatteri och litiumjonbatteri är viktiga tekniker inom industrin för uppladdningsbara batterier. Dessa två typer har olika kemiska och fysikaliska egenskaper.
Vad är ett blybatteri?
Blybatteri är ett laddningsbart batteri som uppfanns 1859 av den franske fysikern Gaston Plante. Det var den första typen av uppladdningsbart batteri som någonsin tillverkades. Detta batteri skiljer sig från moderna batterier, och dessa batterier har relativt låg energitäthet. Dessutom kan dessa batterier leverera höga överspänningsströmmar, vilket gör att cellerna har ett stort effekt-till-vikt-förhållande. Dessutom är blybatterier billigare, vilket gör dem attraktiva i bilindustrin. Detta beror på att den kan ge en hög mängd ström som krävs av startmotorer.
Figur 01: A Lead Acid Car Battery
Eftersom den här typen av batteri är billig jämfört med moderna batterier, är dessa användbara även när överspänningsströmmen är obetydlig och andra konstruktioner kan ge en hög energitäthet. Försäljningen av blybatterier 1999 var cirka 40-50 % av det totala värdet av sålda batterier runt om i världen.
Ett typiskt blybatteri innehåller blysulfat (PbSO4) och utspädd svavelsyra (H2SO 4). I urladdningstillståndet blir både positiva och negativa plattor PbSO4,och elektrolyten tenderar att förlora det mesta av den lösta svavelsyran för att i första hand bilda vatten. Den negativa plattreaktionen är som följer:
Pb(s) +HSO4–(aq) → PbSO4(s) + H+(aq) + 2e
Två ledande elektroner frigörs vid detta steg, vilket ger denna elektrod en negativ laddning. Ansamlingen av dessa elektroner skapar ett elektriskt fält som kan attrahera vätejoner och stöta bort sulfatjoner. Detta i sin tur orsakar bildandet av ett dubbelt lager nära ytan.
Angående den positiva plattreaktionen kan den uttryckas på följande sätt;
PbO2(s) + HSO4–(aq) + 3H +(aq) + 2e → PbSO4(s) + 2H2O(l)
Därför är den övergripande reaktionen som äger rum inuti blybatteriet;
Pb(s) +HSO4–(aq) + 3H+(aq) → 2PbSO4(s) +2H2O(l))
Men i ett fulladdat tillstånd innehåller den negativa plattan bly och den positiva plattan innehåller blydioxid. Det finns en elektrolytisk lösning med en högre koncentration av vattenh altig svavelsyra. Denna elektrolyt lagrar det mesta av den kemiska energin.
Vad är ett litiumjonbatteri?
Litiumjonbatteri är ett laddningsbart batteri med celler i vilka litiumjoner rör sig från den negativa elektroden till den positiva elektroden genom en elektrolyt under urladdning. Den omvända processen sker vid laddning. Typiskt tenderar litiumjonceller att använda en interkalerad litiumförening som fungerar som materialet vid den positiva elektroden. I allmänhet används grafit vid den negativa elektroden.
Figur 02: Litiumjonbatteri
Litiumjonbatteriet har dessutom en hög energitäthet. Men det har ingen minneseffekt och låg självurladdning. Batteriets celler tillverkas, med prioritering av antingen energi eller effekttäthet. Litiumjonbatterier kan dock utgöra en säkerhetsrisk eftersom de innehåller brandfarliga elektrolyter, vilket kan leda till explosioner och bränder vid skada eller felaktig laddning.
Vanligtvis är den negativa elektroden i en konventionell litiumjoncell gjord av kol. Den positiva elektroden är en metalloxid. Dessutom är elektrolyten ett litiums alt i ett organiskt lösningsmedel. Beroende på riktningen av strömflödet genom cellen, växlar elektrodernas elektrokemiska roller mellan anod och katod. I kommersiell skala är den vanligaste anoden grafit, medan den positiva elektroden är ett av tre material: en skiktad oxid, en polyanjon eller en spinell.
Vad är skillnaden mellan blysyra- och litiumjonbatteri?
Blybatteri var det allra första uppladdningsbara batteriet som någonsin tillverkades. Litiumjonbatteri är en annan typ av uppladdningsbart batteri. Den viktigaste skillnaden mellan blysyra och litiumjonbatteri är att blybatterier kräver regelbundet underhåll, håller inte länge och är billigt, medan litiumjonbatteri har hög effektivitet, längre livslängd och är dyrt.
Sammanfattning – Blysyra vs litiumjonbatteri
I allmänhet är litiumjonbatterier ofta överlägsna blybatterier på grund av deras relatabilitet och effektivitet. Den viktigaste skillnaden mellan blysyra- och litiumjonbatteri är att blybatterier kräver regelbundet underhåll och håller inte länge och är billigt, medan litiumjonbatterier har högre effektivitet, längre livslängd och är dyrt.
