תוֹכֶן
שניים מסוגי הסוללות שאתה הכי מכיר, אולי אפילו בלי לדעת זאת, הם סוללת חומצת העופרת וסוללת הליתיום-יון. מרבית המכוניות באמריקה נושאות על הסוללה סוללת חומצה עופרת, בעוד שלמעשה כל מחשב Blackberry ומחשבים ניידים מקבלים את כוחה מסוללת ליתיום יון. סוג אחד של סוללה טוב למכונית שלך והשני לטלפון הנייד שלך נובע מכימיקלים המשמשים בכל סוג של סוללה.
יסודות באטרי
מצבר הוא מכשיר אלקטרוכימי, כלומר הוא יוצר חשמל באמצעות תגובות כימיות מבוקרות בין חומרים שונים. מרבית הסוללות, כולל סוללות ליתיום-יון וחומצות עופרת, כוללות אנודה, קתודה וחומר שביניהן משמש כאלקטרוליט. האנודה היא בדרך כלל הטרמינל החיובי, וזרם חשמלי זורם לתוכו כאשר הסוללה נמצאת בשימוש. הקתודה היא בדרך כלל הטרמינל השלילי, וכשמשתמשים בו זורם חשמלי יוצא ממנו. הכימיה ביניהם היא שמספקת לזרם החשמלי את המטען שלה, אך הם דורשים חומר שלישי בצורת אלקטרוליט שישמש מדיום. אם האנודה והקתודה יבואו במגע, התוצאה תהיה קצר חשמלי.
אלקטרו כימיה מובילה
האנודה והקתודה במצבר אופייני לחומצה עופרת עשויים עופרת וחמצן עופרת, והם מגשרים על ידי אלקטרוליט של תמיסה שהיא בערך שליש חומצה גופרתית. כאשר הסוללה מפורקת חשמל, התגובה הכימית ממירה בהדרגה את שתי האלקטרודות לגופרת עופרת. טעינת הסוללה הופכת את ההמרה באופן חלקי.
אלקטרוכימיה של ליתיום יון
סוללות ליתיום-יון משתמשות במגוון חומרים, כאשר היסוד המשותף הוא נדידת ליתיום בין האלקטרודות במהלך תגובת ייצור החשמל. גרפיט משמש בדרך כלל לייצור האנודה, בעוד שקתודות יכולות להיות מיוצרות מתחמוצת ליתיום קובלט, פוספט ליתיום ברזל או תחמוצת ליתיום מנגן, וחומרים נוספים על בסיס ליתיום. האלקטרוליט הוא בדרך כלל תמיסה של מלח ליתיום בממס אורגני. טעינת סוללת ליתיום יון מבטלת את הנדידת הליתיום בכימיה של הסוללות.
תכונות עופרת חומצה
סוללות עופרת חומצה הן אחד מתכנוני הסוללות הניתנים הניתנים הנטענות הוותיקים ביותר, החל מאמצע המאה ה -19. יש להם אחד מתכנוני הסוללה הנמוכים ביותר במשקל ונפח אנרגיה לנפח שקיימים, מה שהופך אותם לגדולים וכבדים מאוד עבור כמות הכוח הכוללת שהם יכולים להוציא. מה שכן, זה שיש להם יחס מתח גבוה למשקל גבוה מאוד, כלומר הם יכולים לספק טלטלה גדולה של חשמל בבת אחת. זה הופך אותם למושלמים עבור יישומים הזקוקים לעליית כוח גדולה ופתאומית, כמו מתחילי רכב. סוללות עופרת חומצה הן גם זולות לייצור. עם זאת, הם אינם טובים מאוד בתפקידים הדורשים אספקת חשמל קבועה, נמוכה או בינונית לאורך תקופה ארוכה. יש להם גם זמני טעינה ארוכים.
תכונות ליתיום יון
במיוחד בהשוואה לסוללה של חומצת עופרת, לעיצובים של ליתיום יון יש יחס כוח גבוה למשקל ויחס כוח לנפח. יהיה קשה לדמיין מחשבים ניידים מודרניים, טלפונים סלולריים ומכשירים אלקטרוניים אחרים צמא כוח ללא סוללות אלה, מכיוון שעונה על דרישות ההספק הללו עם עיצובים אחרים של סוללות פירושו כי מדובר בסוללות שקועות יותר עם אורך חיים קצר יותר. יש אפילו סוללות ליתיום יון עם יכולת נחשול גדולה, כמו זו של סוללת חומצת עופרת. עם זאת, יש להם שני חסרונות גדולים. ראשית, הם יקרים מאוד להכנה. שנית, היכולת שלהם להחזיק טעינה מתרוקנת גם כאשר הסוללה אינה בשימוש. סוללת חומצה עופרת יכולה להמשיך לעבוד עם קיבולת טובה במשך מספר שנים. כל מי ששמר על אותה סוללת טלפון סלולרי או מחשב נייד כבר שנה או שנתיים יודע את אותו דבר לא ניתן לומר על סוללת הליתיום-יון האופיינית.