Sisältö
- Batery perusteet
- Lyijyhappo-elektrokemia
- Litium-ionien sähkökemia
- Lyijyhapon ominaisuudet
- Litium-ionin ominaisuudet
Kaksi akkutyyppiä, joista tunnet eniten, edes tietämättä sitä, ovat lyijyakku ja litiumioniakku. Suurimmassa osassa Amerikan autoja on mukana lyijyakuakku, kun taas käytännössä jokainen Blackberry- ja kannettava tietokone saa virtaa litium-ioni-akusta. Yksi akku on hyvä autollesi ja toinen matkapuhelimellesi kemiallisissa kemikaaleissa käytetyistä kemikaaleista.
Batery perusteet
Akku on sähkökemiallinen laite, eli se tuottaa sähköä hallittujen kemiallisten reaktioiden kautta eri aineiden välillä. Suurimpaan osaan akkuja, mukaan lukien litium-ioni- ja lyijyhappoparistot, sisältyy anodi, katodi ja niiden välinen aine toimii elektrolyyttinä. Anodi on yleensä positiivinen napa ja sähkövirta virtaa siihen akun ollessa käytössä. Katodi on yleensä negatiivinen napa, ja käytön aikana sähkövirta virtaa siitä. Heidän välinen kemia aikaansaa sähkövirran varauksellaan, mutta he tarvitsevat kolmannen aineen elektrolyytin muodossa toimiakseen väliaineena. Jos anodi ja katodi ovat kosketuksissa, seurauksena on oikosulku.
Lyijyhappo-elektrokemia
Tyypillisessä lyijyhappoparistossa oleva anodi ja katodi on valmistettu lyijystä ja lyijydioksidista, ja ne yhdistävät elektrolyytin avulla liuoksesta, joka on noin kolmasosa rikkihaposta. Kun akku purkaa sähköä, kemiallinen reaktio muuttaa vähitellen kaksi elektrodia lyijysulfaatiksi. Akun lataaminen kääntää muunnoksen osittain.
Litium-ionien sähkökemia
Litiumioniakut käyttävät erilaisia aineita, ja yhteisenä elementtinä on litiumin kulkeutuminen elektrodien välillä sähköä tuottavan reaktion aikana. Grafiittia käytetään tyypillisesti anodin valmistukseen, kun taas katodit voidaan valmistaa litiumkobolttioksidista, litiumrautafosfaatista tai litiummangaanioksidista ja muista litiumipohjaisista aineista. Elektrolyytti on tyypillisesti litiumsuolan liuos orgaanisessa liuottimessa. Litium-ioni-akun lataaminen kääntää litiumin kulkeutumisen batterys-kemiassa.
Lyijyhapon ominaisuudet
Lyijyakut ovat yksi vanhimmista käytännöllisistä, ladattavista akku malleista, jotka juontavat juurensa 1800-luvun puoliväliin. Niillä on yksi alhaisimmista paino- ja energiamääräisistä akku malleista, mikä tekee niistä erittäin suuria ja raskaita niiden käyttämän kokonaistehon suhteen. Heillä on mitä heillä on, että heillä on erittäin korkea aalto-paino-suhde, mikä tarkoittaa, että he voivat toimittaa suuren sähkön suihkun kerralla. Tämä tekee niistä täydellisen sovelluksissa, jotka tarvitsevat suuren, äkillisen voiman nousun, kuten auton käynnistimet. Lyijyakut ovat myös halpoja tuottaa. Ne eivät kuitenkaan ole erittäin hyviä rooleissa, jotka vaativat tasaista, alhaista tai keskihintaista sähköntoimitusta pitkän ajanjakson ajan. Heillä on myös pitkät latausajat.
Litium-ionin ominaisuudet
Erityisesti lyijyhappoparistoon verrattuna litiumionimalleilla on korkea tehon ja painon sekä tehon ja tilavuuden suhde. Olisi vaikea kuvitella nykyaikaisia kannettavia tietokoneita, matkapuhelimia ja muita energiaa tarvitsevia elektronisia laitteita ilman näitä akkuja, koska näiden akkutarpeiden täyttäminen muiden akkumallien kanssa merkitsisi röyhempiä akkuja, joiden käyttöikä on lyhyempi. On jopa litiumioniakkuja, joilla on suuri aaltokyky, kuten lyijyakkujen paristoilla. Heillä on kuitenkin kaksi suurta haittaa. Ensinnäkin ne ovat erittäin kalliita valmistaa. Toiseksi niiden kyky pitää varausta heikkenee, vaikka akkua ei käytetä. Lyijyakku voi toimia hyvän kapasiteetin kanssa useita vuosia. Jokainen, joka on pitänyt saman matkapuhelimen tai kannettavan tietokoneen akun vuoden tai kahden ajan, tietää saman, ei voi sanoa tyypillisestä litium-ioni-akusta.