Περιεχόμενο
- Βασικά στοιχεία κατόπτρων
- Ηλεκτροχημεία μολύβδου οξέος
- Ηλεκτροχημεία ιόντων λιθίου
- Λειτουργίες μολύβδου οξέος
- Χαρακτηριστικά ιόντων λιθίου
Δύο από τους τύπους μπαταριών που εξοικειώνεστε περισσότερο, ίσως χωρίς να το γνωρίζετε, είναι η μπαταρία μολύβδου οξέος και η μπαταρία ιόντων λιθίου. Τα περισσότερα αυτοκίνητα στην Αμερική φέρουν μια μπαταρία μολύβδου οξέος επί του σκάφους, ενώ σχεδόν κάθε Blackberry και φορητός υπολογιστής παίρνει την ισχύ του από μια μπαταρία ιόντων λιθίου. Ένα είδος μπαταρίας είναι καλό για το αυτοκίνητό σας και το άλλο για το κινητό σας προέρχεται από τις χημικές ουσίες που χρησιμοποιούνται σε κάθε τύπο μπαταρίας.
Βασικά στοιχεία κατόπτρων
Μια μπαταρία είναι μια ηλεκτροχημική συσκευή, που σημαίνει ότι παράγει ηλεκτρική ενέργεια μέσω ελεγχόμενων χημικών αντιδράσεων μεταξύ διαφορετικών ουσιών. Οι περισσότερες μπαταρίες, συμπεριλαμβανομένων των μπαταριών ιόντων λιθίου και μολύβδου οξέος, περιλαμβάνουν μια άνοδο, μια κάθοδο και μια ουσία μεταξύ τους χρησιμεύει ως ηλεκτρολύτης. Η άνοδος είναι συνήθως ο θετικός ακροδέκτης και το ηλεκτρικό ρεύμα ρέει σε αυτό όταν χρησιμοποιείται η μπαταρία. Η κάθοδος είναι συνήθως ο αρνητικός τερματικός σταθμός, και όταν το χρησιμοποιούμε ηλεκτρικό ρεύμα ρέει έξω από αυτό. Η χημεία μεταξύ τους είναι αυτό που παρέχει το ηλεκτρικό ρεύμα με το φορτίο του, αλλά απαιτεί μια τρίτη ουσία με τη μορφή ενός ηλεκτρολύτη που χρησιμεύει ως μέσο. Εάν έρθει σε επαφή η άνοδος και η κάθοδος, το αποτέλεσμα θα είναι βραχυκύκλωμα.
Ηλεκτροχημεία μολύβδου οξέος
Η άνοδος και η κάθοδος σε μια τυπική μπαταρία μολύβδου οξέος είναι κατασκευασμένες από μόλυβδο και διοξείδιο του μολύβδου και γεφυρώνονται από έναν ηλεκτρολύτη ενός διαλύματος που είναι περίπου το ένα τρίτο του θειικού οξέος. Καθώς η μπαταρία αποφορτίζει ηλεκτρισμό, η χημική αντίδραση μετατρέπει σταδιακά τα δύο ηλεκτρόδια σε θειικό μόλυβδο. Η επαναφόρτιση της μπαταρίας αντιστρέφει εν μέρει τη μετατροπή.
Ηλεκτροχημεία ιόντων λιθίου
Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου χρησιμοποιούν μια ποικιλία ουσιών, με κοινό στοιχείο τη μετανάστευση του λιθίου μεταξύ των ηλεκτροδίων κατά τη διάρκεια της αντίδρασης παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας. Γραφίτης τυπικά χρησιμοποιείται για την κατασκευή της ανόδου, ενώ οι κάθοδοι μπορούν να κατασκευαστούν από οξείδιο λιθίου κοβαλτίου, φωσφορικό λίθιο σιδήρου ή οξείδιο λιθίου μαγγανίου και άλλες ουσίες με βάση το λίθιο. Ο ηλεκτρολύτης είναι τυπικά ένα διάλυμα άλατος λιθίου σε έναν οργανικό διαλύτη. Η επαναφόρτιση μιας μπαταρίας ιόντων λιθίου αντιστρέφει τη μετανάστευση του λιθίου στη χημεία των μπαταριών.
Λειτουργίες μολύβδου οξέος
Οι μπαταρίες μολύβδου οξέος είναι ένα από τα παλαιότερα πρακτικά, επαναφορτιζόμενες μπαταρίες, που χρονολογούνται στα μέσα του 19ου αιώνα. Έχουν ένα από τα χαμηλότερα σχέδια μπαταρίας από ενέργεια σε βάρος και από ενέργεια σε όγκο, καθιστώντας τα πολύ μεγάλα και βαριά για τη συνολική ποσότητα ισχύος που μπορούν να σβήσουν. Αυτό που πηγαίνουν γι 'αυτούς είναι ότι έχουν πολύ υψηλό δείκτη τάσης προς βαρύτητα, που σημαίνει ότι μπορούν να δώσουν μια μεγάλη jolt ηλεκτρικής ενέργειας με τη μία. Αυτό το καθιστά ιδανικό για εφαρμογές που χρειάζονται μεγάλη, ξαφνική αύξηση ισχύος, όπως εκκινητήρες αυτοκινήτων. Οι μπαταρίες μολύβδου οξέος είναι επίσης φτηνές για την παραγωγή. Ωστόσο, δεν είναι πολύ καλά σε ρόλους που απαιτούν μια σταθερή, χαμηλή ή μεσαία παροχή ηλεκτρικής ενέργειας για μεγάλο χρονικό διάστημα. Έχουν επίσης μεγάλους χρόνους επαναφόρτισης.
Χαρακτηριστικά ιόντων λιθίου
Ειδικά όταν συγκρίνεται με μια μπαταρία μολύβδου οξέος, τα σχέδια ιόντων λιθίου έχουν ένα λόγο υψηλής ισχύος προς βάρος και λόγο ισχύος προς όγκο. Θα ήταν δύσκολο να φανταστούμε τους σύγχρονους φορητούς υπολογιστές, τα κινητά τηλέφωνα και άλλες ηλεκτρονικές συσκευές δίχως ηλεκτρισμό χωρίς αυτές τις μπαταρίες, διότι για να ικανοποιήσουν αυτές τις απαιτήσεις ισχύος με άλλα σχέδια μπαταριών θα σήμαινε συσσωρευτές με μικρότερη διάρκεια ζωής. Υπάρχουν ακόμη και μπαταρίες ιόντων λιθίου με μεγάλη ικανότητα κύματος, όπως αυτή της μπαταρίας μολύβδου οξέος. Ωστόσο, έχουν δύο μεγάλα μειονεκτήματα. Πρώτον, είναι πολύ ακριβό να κάνουν. Δεύτερον, η ικανότητά τους να συγκρατούν μια φόρτιση διασπάται ακόμη και όταν η μπαταρία δεν χρησιμοποιείται. Μια μπαταρία μολύβδου οξέος μπορεί να λειτουργήσει με καλή χωρητικότητα για αρκετά χρόνια. Όποιος έχει κρατήσει το ίδιο κινητό τηλέφωνο ή μπαταρία φορητού υπολογιστή για ένα ή δύο χρόνια γνωρίζει το ίδιο δεν μπορεί να ειπωθεί για την τυπική μπαταρία ιόντων λιθίου.