ტყვიის მჟავასა და ლითიუმ-იონურ ბატარეას შორის მთავარი განსხვავებაა ის, რომ ტყვიის მჟავას ბატარეა საჭიროებს რეგულარულ მოვლა-პატრონობას, აქვს ხანმოკლე სიცოცხლე და იაფია, მაშინ როცა ლითიუმ-იონური ბატარეა უფრო ხანგრძლივი, უფრო მაღალი ეფექტურობა და ძვირია.
ტყვიის მჟავა ბატარეა და ლითიუმის იონური ბატარეა მნიშვნელოვანი ტექნოლოგიებია დატენვის ბატარეების ინდუსტრიაში. ამ ორ ტიპს განსხვავებული ქიმიური და ფიზიკური თვისებები აქვს.
რა არის ტყვიის მჟავა ბატარეა?
ტყვიის მჟავა ბატარეა არის დატენვის ბატარეა, რომელიც გამოიგონა 1859 წელს ფრანგმა ფიზიკოსმა გასტონ პლანტემ.ეს იყო პირველი ტიპის დატენვის ბატარეა, რომელიც ოდესმე დამზადდა. ეს ბატარეა განსხვავდება თანამედროვე ბატარეებისგან და ამ ბატარეებს აქვთ შედარებით დაბალი ენერგიის სიმკვრივე. გარდა ამისა, ამ ბატარეებს შეუძლიათ მიაწოდონ მაღალი დენის დენები, რაც ნიშნავს, რომ უჯრედებს აქვთ დიდი სიმძლავრე-წონის თანაფარდობა. უფრო მეტიც, ტყვიის მჟავა ბატარეები ნაკლებად ძვირია, რაც მათ მიმზიდველს ხდის საავტომობილო ინდუსტრიაში. ეს არის იმის გამო, რომ მას შეუძლია უზრუნველყოს მაღალი დენი, როგორც ეს მოითხოვს დამწყებ ძრავებს.
სურათი 01: ტყვიის მჟავა მანქანის ბატარეა
ვინაიდან ამ ტიპის ბატარეები თანამედროვე ბატარეებთან შედარებით იაფია, ისინი სასარგებლოა მაშინაც კი, როდესაც დენის დენი უმნიშვნელოა და სხვა დიზაინებს შეუძლიათ უზრუნველყონ მაღალი ენერგიის სიმკვრივე.ტყვიმჟავას ბატარეების გაყიდვა 1999 წელს შეადგენდა მთელ მსოფლიოში გაყიდული ბატარეების მთლიანი ღირებულების 40-50%-ს.
ტიპიური ტყვიის მჟავა ბატარეა შეიცავს ტყვიის სულფატს (PbSO4) და განზავებულ გოგირდმჟავას (H2SO 4). გამონადენის მდგომარეობაში, როგორც დადებითი, ასევე უარყოფითი ფირფიტები ხდება PbSO4,და ელექტროლიტი კარგავს გახსნილი გოგირდმჟავას უმეტეს ნაწილს, რათა წარმოქმნას ძირითადად წყალი. ფირფიტის უარყოფითი რეაქცია შემდეგია:
Pb(s) +HSO4–(aq) → PbSO4(ს) + H+(aq) + 2e
ამ საფეხურზე გამოიყოფა ორი გამტარი ელექტრონი, რაც ამ ელექტროდს აძლევს უარყოფით მუხტს. ამ ელექტრონების დაგროვება ქმნის ელექტრულ ველს, რომელსაც შეუძლია წყალბადის იონების მოზიდვა და სულფატის იონების მოგერიება. ეს, თავის მხრივ, იწვევს ზედაპირთან ორმაგი ფენის წარმოქმნას.
დადებითი ფირფიტის რეაქციასთან დაკავშირებით, ის შეიძლება გამოიხატოს შემდეგნაირად;
PbO2(s) + HSO4–(aq) + 3H +(aq) + 2e → PbSO4(s) + 2H2O(l)
ამიტომ, საერთო რეაქცია, რომელიც მიმდინარეობს ტყვიის მჟავა ბატარეის შიგნით არის;
Pb(s) +HSO4–(aq) + 3H+(aq) → 2PbSO4(s) +2H2O(ლ)
თუმცა, სრულად დამუხტულ მდგომარეობაში, უარყოფითი ფირფიტა შეიცავს ტყვიას, ხოლო დადებითი ფირფიტა შეიცავს ტყვიის დიოქსიდს. არსებობს ელექტროლიტური ხსნარი, რომელსაც აქვს გოგირდის მჟავის უფრო მაღალი კონცენტრაცია. ეს ელექტროლიტი ინახავს ქიმიურ ენერგიას.
რა არის ლითიუმ-იონური ბატარეა?
ლითიუმ-იონური ბატარეა არის მრავალჯერადი დატენვის ელემენტი უჯრედებით, რომლებშიც ლითიუმის იონი მოძრაობს უარყოფითი ელექტროდიდან დადებით ელექტროდამდე ელექტროლიტის მეშვეობით განმუხტვის დროს. საპირისპირო პროცესი ხდება დატენვისას. როგორც წესი, ლითიუმის იონური უჯრედები იყენებენ ინტერკალირებული ლითიუმის ნაერთს, რომელიც მოქმედებს როგორც მასალა დადებით ელექტროდზე. ზოგადად, გრაფიტი გამოიყენება უარყოფით ელექტროდზე.
სურათი 02: ლითიუმ-იონური ბატარეა
უფრო მეტიც, ლითიუმის იონურ ბატარეას აქვს ენერგიის მაღალი სიმკვრივე. მაგრამ მას არ აქვს მეხსიერების ეფექტი და დაბალი თვითგამონადენი. ბატარეის უჯრედები იწარმოება, პრიორიტეტულია ენერგიის ან სიმძლავრის სიმკვრივე. თუმცა, ლითიუმ-იონური ბატარეები შეიძლება იყოს უსაფრთხოების საშიშროება, რადგან ისინი შეიცავს აალებადი ელექტროლიტებს, რამაც შეიძლება გამოიწვიოს აფეთქება და ხანძარი დაზიანების ან არასწორი დატენვისას.
როგორც წესი, ჩვეულებრივი ლითიუმ-იონური უჯრედის უარყოფითი ელექტროდი დამზადებულია ნახშირბადისგან. დადებითი ელექტროდი არის ლითონის ოქსიდი. უფრო მეტიც, ელექტროლიტი არის ლითიუმის მარილი ორგანულ გამხსნელში. უჯრედში დენის დინების მიმართულებიდან გამომდინარე, ელექტროდების ელექტროქიმიური როლები იცვლება ანოდსა და კათოდს შორის. კომერციული მასშტაბით, ყველაზე გავრცელებული ანოდი არის გრაფიტი, ხოლო დადებითი ელექტროდი არის სამი მასალისგან ერთ-ერთი: ფენიანი ოქსიდი, პოლიანიონი ან სპინელი.
რა განსხვავებაა ტყვიის მჟავასა და ლითიუმ-იონურ ბატარეას შორის?
ტყვიის მჟავა ბატარეა იყო პირველი დატენვის ბატარეა, რომელიც ოდესმე შეიქმნა. ლითიუმის იონური ბატარეა არის კიდევ ერთი ტიპის დატენვის ბატარეა. ტყვიის მჟავასა და ლითიუმ-იონურ ბატარეას შორის მთავარი განსხვავება ისაა, რომ ტყვიის მჟავას ბატარეა საჭიროებს რეგულარულ მოვლა-პატრონობას, დიდხანს არ ძლებს და იაფია, ხოლო ლითიუმ-იონური ბატარეა აქვს მაღალი ეფექტურობას, აქვს უფრო გრძელი სიცოცხლისუნარიანობა და ძვირია.
რეზიუმე – ტყვიის მჟავა ლითიუმ იონური ბატარეის წინააღმდეგ
ზოგადად, ლითიუმის იონური ბატარეები ხშირად აღემატება ტყვიის მჟავას ბატარეებს მათი ურთიერთდამოკიდებულებისა და ეფექტურობის გამო. ტყვიის მჟავასა და ლითიუმ-იონურ ბატარეას შორის მთავარი განსხვავება ისაა, რომ ტყვიის მჟავას ბატარეა საჭიროებს რეგულარულ მოვლა-პატრონობას და დიდხანს არ ძლებს და იაფია, მაშინ როცა ლითიუმ-იონური ბატარეა უფრო მაღალი ეფექტურობაა, უფრო ხანგრძლივი სიცოცხლისუნარიანობა და ძვირი.
