الفرق الرئيسي بين حمض الرصاص وبطارية أيون الليثيوم هو أن بطارية الرصاص الحمضية تتطلب صيانة دورية ، ولها عمر أقصر ، وغير مكلفة ، في حين أن بطارية ليثيوم أيون لها عمر أطول ، وكفاءة أعلى ، ومكلفة.
تعد بطارية الرصاص الحمضية وبطارية أيون الليثيوم من التقنيات المهمة في صناعة البطاريات القابلة لإعادة الشحن. هذان النوعان لهما سمات كيميائية وفيزيائية مختلفة.
ما هي بطارية الرصاص الحمضية؟
بطارية الرصاص الحمضية هي بطارية قابلة لإعادة الشحن اخترعها الفيزيائي الفرنسي جاستون بلانت عام 1859.كان هذا هو النوع الأول من البطاريات القابلة لإعادة الشحن التي تم تصنيعها على الإطلاق. تختلف هذه البطارية عن البطاريات الحديثة ، وهذه البطاريات ذات كثافة طاقة منخفضة نسبيًا. بالإضافة إلى ذلك ، هذه البطاريات قادرة على توفير تيارات عالية ، مما يعني أن الخلايا لديها نسبة طاقة إلى وزن كبيرة. علاوة على ذلك ، تعد بطاريات الرصاص الحمضية أقل تكلفة ، مما يجعلها جذابة في صناعة السيارات. هذا لأنه يمكن أن يوفر كمية عالية من التيار كما هو مطلوب من قبل المحركات البادئة.
الشكل 01: بطارية سيارة حمض الرصاص
نظرًا لأن هذا النوع من البطاريات غير مكلف مقارنة بالبطاريات الحديثة ، فهي مفيدة حتى عندما يكون التيار الزائد ضئيلًا ، والتصميمات الأخرى قادرة على توفير كثافة طاقة عالية.كان بيع بطاريات الرصاص الحمضية في عام 1999 حوالي 40-50٪ من القيمة الإجمالية للبطاريات المباعة في جميع أنحاء العالم.
تحتوي بطارية الرصاص الحمضية النموذجية على كبريتات الرصاص (PbSO4) وحمض الكبريتيك المخفف (H2SO4). في حالة التفريغ ، تصبح كل من الصفائح الموجبة والسالبة PbSO4 ،ويميل الإلكتروليت إلى فقد معظم حمض الكبريتيك المذاب لتكوين الماء في المقام الأول. يكون رد فعل اللوح السلبي كما يلي:
Pb (s) + HSO4-(aq) → PbSO4(ق) + H+(aq) + 2e
يتم إطلاق إلكترونين موصلين في هذه الخطوة مما يعطي هذا القطب شحنة سالبة. ينتج عن تراكم هذه الإلكترونات مجال كهربائي يمكنه جذب أيونات الهيدروجين وصد أيونات الكبريتات. وهذا بدوره يتسبب في تكوين طبقة مزدوجة بالقرب من السطح.
فيما يتعلق بردود الفعل الإيجابية للوحة ، يمكن التعبير عنها على النحو التالي ؛
PbO2(s) + HSO4-(aq) + 3H+(aq) + 2e → PbSO4(s) + 2H2O (l)
لذلك ، فإن رد الفعل العام الذي يحدث داخل بطارية الرصاص الحمضية هو ؛
Pb (s) + HSO4-(aq) + 3H+(aq) → 2PbSO4 (s) + 2H2O (l)
ومع ذلك ، في حالة الشحن الكامل ، تحتوي اللوحة السالبة على الرصاص ، وتحتوي اللوحة الموجبة على ثاني أكسيد الرصاص. يوجد محلول إلكتروليت به تركيز أعلى من حمض الكبريتيك المائي. يخزن هذا المنحل بالكهرباء معظم الطاقة الكيميائية.
ما هي بطارية ليثيوم أيون؟
بطارية ليثيوم أيون هي بطارية قابلة لإعادة الشحن بخلايا ينتقل فيها أيون الليثيوم من القطب السالب إلى القطب الموجب عبر إلكتروليت أثناء التفريغ. تحدث العملية العكسية عند الشحن. عادةً ما تميل خلايا أيونات الليثيوم إلى استخدام مركب ليثيوم مقسم يعمل كمواد في القطب الموجب. بشكل عام ، يستخدم الجرافيت في القطب السالب.
الشكل 02: بطارية ليثيوم أيون
علاوة على ذلك ، تتمتع بطارية ليثيوم أيون بكثافة طاقة عالية. لكن ليس لها تأثير على الذاكرة وتفريغ ذاتي منخفض. يتم تصنيع خلايا البطارية ، مع إعطاء الأولوية للطاقة أو كثافة الطاقة. ومع ذلك ، يمكن أن تشكل بطاريات الليثيوم أيون خطرًا على السلامة لأنها تحتوي على إلكتروليتات قابلة للاشتعال ، مما قد يؤدي إلى حدوث انفجارات وحرائق عند التلف أو الشحن غير الصحيح.
عادةً ما يكون القطب السالب لخلية الليثيوم أيون التقليدية مصنوعًا من الكربون. القطب الموجب هو أكسيد فلز. علاوة على ذلك ، فإن المنحل بالكهرباء عبارة عن ملح ليثيوم في مذيب عضوي. اعتمادًا على اتجاه تدفق التيار عبر الخلية ، تنعكس الأدوار الكهروكيميائية للأقطاب بين القطب الموجب والكاثود. في المقياس التجاري ، الأنود الأكثر شيوعًا هو الجرافيت ، بينما القطب الموجب هو واحد من ثلاث مواد: أكسيد متعدد الطبقات ، أو بوليانيون ، أو سبينيل.
ما هو الفرق بين حمض الرصاص وبطارية ليثيوم أيون؟
كانت بطارية الرصاص الحمضية أول بطارية قابلة لإعادة الشحن تم تصنيعها على الإطلاق. بطارية ليثيوم أيون هي نوع آخر من البطاريات القابلة لإعادة الشحن. الفرق الرئيسي بين حمض الرصاص وبطارية أيون الليثيوم هو أن بطارية الرصاص الحمضية تتطلب صيانة دورية ، ولا تدوم طويلاً ، وغير مكلفة ، في حين أن بطارية الليثيوم أيون ذات كفاءة عالية ، وعمر أطول ، ومكلفة.
ملخص - حمض الرصاص مقابل بطارية ليثيوم أيون
بشكل عام ، غالبًا ما تتفوق بطاريات أيونات الليثيوم على بطاريات الرصاص الحمضية نظرًا لارتباطها وكفاءتها. الفرق الرئيسي بين حمض الرصاص وبطارية أيون الليثيوم هو أن بطارية الرصاص الحمضية تتطلب صيانة دورية ولا تدوم طويلاً ، وهي غير مكلفة ، في حين أن بطارية الليثيوم أيون لها كفاءة أعلى وعمر أطول ومكلفة.
