Klíčový rozdíl mezi olověnou a lithium-iontovou baterií je ten, že olověná baterie vyžaduje pravidelnou údržbu, má kratší životnost a je levná, zatímco lithium-iontová baterie má delší životnost, vyšší účinnost a je drahá.
Olověné baterie a lithium-iontové baterie jsou důležité technologie v průmyslu dobíjecích baterií. Tyto dva typy mají různé chemické a fyzikální vlastnosti.
Co je to olověná baterie?
Olověné baterie jsou dobíjecí baterie, které v roce 1859 vynalezl francouzský fyzik Gaston Plante. Byl to první typ dobíjecí baterie, který byl kdy vyroben. Tato baterie se liší od moderních baterií a tyto baterie mají relativně nízkou hustotu energie. Tyto baterie jsou navíc schopny dodávat vysoké rázové proudy, což znamená, že články mají velký poměr výkonu a hmotnosti. Kromě toho jsou olověné baterie levnější, což je činí atraktivními v automobilovém průmyslu. Je to proto, že může poskytnout velké množství proudu, jak to vyžadují spouštěcí motory.
Obrázek 01: Olověná autobaterie
Vzhledem k tomu, že tento typ baterií je ve srovnání s moderními bateriemi levný, jsou užitečné, i když je rázový proud zanedbatelný a jiné konstrukce jsou schopny zajistit vysokou hustotu energie. Prodej olověných baterií v roce 1999 činil kolem 40-50 % celkové hodnoty prodaných baterií po celém světě.
Typická olověná baterie obsahuje síran olovnatý (PbSO4) a zředěnou kyselinu sírovou (H2SO 4). Ve stavu vybití se z kladných i záporných desek stávají PbSO4,a elektrolyt má tendenci ztrácet většinu rozpuštěné kyseliny sírové za vzniku především vody. Reakce negativní desky je následující:
Pb(s) +HSO4–(aq) → PbSO4(s) + H+(aq) + 2e
V tomto kroku se uvolní dva vodivé elektrony, což této elektrodě dodá záporný náboj. Akumulace těchto elektronů vytváří elektrické pole, které může přitahovat vodíkové ionty a odpuzovat síranové ionty. To zase způsobí vytvoření dvojité vrstvy blízko povrchu.
Pokud jde o pozitivní reakci destičky, lze ji vyjádřit následovně;
PbO2(s) + HSO4–(aq) + 3H +(aq) + 2e → PbSO4(s) + 2H2O(l)
Celková reakce, která probíhá uvnitř olověné baterie, je tedy;
Pb(s) +HSO4–(aq) + 3H+(aq) → 2PbSO4(s) +2H2O(l)
V plně nabitém stavu však záporná deska obsahuje olovo a kladná deska obsahuje oxid olovnatý. Existuje elektrolytický roztok s vyšší koncentrací vodné kyseliny sírové. Tento elektrolyt uchovává většinu chemické energie.
Co je to lithium-iontová baterie?
Lithium-iontová baterie je dobíjecí baterie s články, ve kterých se lithium-ionty během vybíjení pohybují od záporné elektrody ke kladné elektrodě prostřednictvím elektrolytu. Opačný proces probíhá při nabíjení. Typicky mají lithium-iontové články tendenci používat interkalovanou sloučeninu lithia, která působí jako materiál na kladné elektrodě. Obecně se na záporné elektrodě používá grafit.
Obrázek 02: Lithium-iontová baterie
Lithium-iontová baterie má navíc vysokou hustotu energie. Nemá ale paměťový efekt a nízké samovybíjení. Články baterie jsou vyráběny s prioritou buď energie, nebo hustoty výkonu. Lithium-iontové baterie však mohou představovat bezpečnostní riziko, protože obsahují hořlavé elektrolyty, které mohou při poškození nebo nesprávném nabíjení vést k výbuchu a požáru.
Záporná elektroda běžného lithium-iontového článku je obvykle vyrobena z uhlíku. Kladná elektroda je oxid kovu. Kromě toho je elektrolytem lithná sůl v organickém rozpouštědle. V závislosti na směru toku proudu článkem se mění elektrochemické role elektrod mezi anodou a katodou. V komerčním měřítku je nejběžnější anodou grafit, zatímco kladná elektroda je jedním ze tří materiálů: vrstvený oxid, polyanion nebo spinel.
Jaký je rozdíl mezi olověným akumulátorem a lithium-iontovým akumulátorem?
Olověné baterie byly vůbec první dobíjecí baterií, která kdy byla vyrobena. Lithium-iontová baterie je dalším typem dobíjecí baterie. Klíčový rozdíl mezi olověnou a lithium-iontovou baterií je ten, že olověná baterie vyžaduje pravidelnou údržbu, nevydrží dlouho a je levná, zatímco lithium-iontová baterie má vysokou účinnost, má delší životnost a je drahá.
Shrnutí – Olověná vs. lithium-iontová baterie
Obecně platí, že lithium-iontové baterie jsou často lepší než olověné baterie kvůli jejich spolehlivosti a účinnosti. Klíčový rozdíl mezi olověnou a lithium-iontovou baterií je ten, že olověná baterie vyžaduje pravidelnou údržbu a nevydrží dlouho a je levná, zatímco lithium-iontová baterie má vyšší účinnost, delší životnost a je drahá.
