Galvenā atšķirība starp svina skābes un litija jonu akumulatoru ir tāda, ka svina skābes akumulatoram ir nepieciešama regulāra apkope, tam ir īsāks kalpošanas laiks un tas ir lēts, savukārt litija jonu akumulatoram ir ilgāks kalpošanas laiks, augstāka efektivitāte un tas ir dārgs.
Svina skābes akumulators un litija jonu akumulators ir svarīgas tehnoloģijas uzlādējamo akumulatoru nozarē. Šiem diviem veidiem ir dažādas ķīmiskās un fizikālās īpašības.
Kas ir svina skābes akumulators?
Svina skābes akumulators ir atkārtoti uzlādējams akumulators, ko 1859. gadā izgudroja franču fiziķis Gastons Plante. Tas bija pirmais uzlādējamo bateriju veids, kas jebkad tika izgatavots. Šis akumulators atšķiras no mūsdienu akumulatoriem, un šīm baterijām ir salīdzinoši zems enerģijas blīvums. Turklāt šīs baterijas spēj nodrošināt lielas pārsprieguma strāvas, kas nozīmē, ka elementiem ir liela jaudas un svara attiecība. Turklāt svina skābes akumulatori ir lētāki, kas padara tos pievilcīgus automobiļu rūpniecībā. Tas ir tāpēc, ka tas var nodrošināt lielu strāvas daudzumu, kas nepieciešams startera motoriem.
Attēls 01: Svina skābes automašīnas akumulators
Tā kā šāda veida akumulatori ir lēti salīdzinājumā ar mūsdienu akumulatoriem, tie ir noderīgi pat tad, ja pārsprieguma strāva ir nenozīmīga, un citas konstrukcijas spēj nodrošināt augstu enerģijas blīvumu. Svina skābes akumulatoru pārdošana 1999. gadā bija aptuveni 40–50% no pārdoto akumulatoru kopējās vērtības visā pasaulē.
Tipisks svina skābes akumulators satur svina sulfātu (PbSO4) un atšķaidītu sērskābi (H2SO 4). Izlādes stāvoklī gan pozitīvās, gan negatīvās plāksnes kļūst par PbSO4,, un elektrolītam ir tendence zaudēt lielāko daļu izšķīdušās sērskābes, veidojot galvenokārt ūdeni. Negatīvā plāksnes reakcija ir šāda:
Pb(s) +HSO4–(aq) → PbSO4(s) + H+ (aq) + 2e
Šajā posmā tiek atbrīvoti divi vadoši elektroni, kas piešķir šim elektrodam negatīvu lādiņu. Šo elektronu uzkrāšanās rada elektrisko lauku, kas var piesaistīt ūdeņraža jonus un atvairīt sulfāta jonus. Tas savukārt izraisa dubultā slāņa veidošanos virsmas tuvumā.
Attiecībā uz plāksnes pozitīvo reakciju to var izteikt šādi;
PbO2(s) + HSO4–(aq) + 3H +(aq) + 2e → PbSO4(s) + 2H2O(l)
Tādēļ kopējā reakcija, kas notiek svina skābes akumulatorā, ir:
Pb(s) +HSO4–(aq) + 3H+(aq) → 2PbSO4(s) +2H2O(l))
Tomēr pilnībā uzlādētā stāvoklī negatīvā plāksne satur svinu, bet pozitīvā plāksne satur svina dioksīdu. Ir elektrolītisks šķīdums, kurā ir lielāka sērskābes ūdens koncentrācija. Šis elektrolīts uzglabā lielāko daļu ķīmiskās enerģijas.
Kas ir litija jonu akumulators?
Litija jonu akumulators ir uzlādējams akumulators ar elementiem, kuros litija joni izlādes laikā pārvietojas no negatīvā elektroda uz pozitīvo elektrodu caur elektrolītu. Uzlādes laikā notiek apgrieztais process. Parasti litija jonu šūnās parasti tiek izmantots interkalēts litija savienojums, kas darbojas kā materiāls pie pozitīvā elektroda. Parasti pie negatīvā elektroda tiek izmantots grafīts.
2. attēls: litija jonu akumulators
Turklāt litija jonu akumulatoram ir augsts enerģijas blīvums. Bet tam nav atmiņas efekta un zema pašizlāde. Akumulatora šūnas tiek ražotas, par prioritāti nosakot enerģijas vai jaudas blīvumu. Tomēr litija jonu akumulatori var apdraudēt drošību, jo tajos ir uzliesmojoši elektrolīti, kas bojājumu vai nepareizas uzlādes gadījumā var izraisīt sprādzienus un aizdegšanos.
Parasti parastā litija jonu elementa negatīvais elektrods ir izgatavots no oglekļa. Pozitīvais elektrods ir metāla oksīds. Turklāt elektrolīts ir litija sāls organiskā šķīdinātājā. Atkarībā no strāvas plūsmas virziena caur šūnu, elektrodu elektroķīmiskās lomas mainās starp anodu un katodu. Komerciālā mērogā visizplatītākais anods ir grafīts, savukārt pozitīvais elektrods ir viens no trim materiāliem: slāņains oksīds, polianjons vai spinelis.
Kāda ir atšķirība starp svina skābes un litija jonu akumulatoru?
Svina skābes akumulators bija pirmais uzlādējamais akumulators, kas jebkad tika izgatavots. Litija jonu akumulators ir cita veida uzlādējams akumulators. Galvenā atšķirība starp svina skābes un litija jonu akumulatoru ir tāda, ka svina skābes akumulatoram ir nepieciešama regulāra apkope, tas nav ilgs un lēts, savukārt litija jonu akumulatoram ir augsta efektivitāte, ilgāks kalpošanas laiks un tas ir dārgs.
Kopsavilkums - svina skābe pret litija jonu akumulatoru
Kopumā litija jonu akumulatori bieži vien ir pārāki par svina skābes akumulatoriem to pielietojamības un efektivitātes dēļ. Galvenā atšķirība starp svina skābes un litija jonu akumulatoru ir tāda, ka svina skābes akumulatoram ir nepieciešama regulāra apkope, tas nav ilgs un lēts, savukārt litija jonu akumulatoram ir augstāka efektivitāte, ilgāks kalpošanas laiks un tas ir dārgs.
