Het belangrijkste verschil tussen loodzuur- en lithium-ionbatterijen is dat loodzuurbatterijen regelmatig onderhoud nodig hebben, een kortere levensduur hebben en goedkoop zijn, terwijl lithium-ionbatterijen een langere levensduur hebben, een hoger rendement hebben en duur zijn.
Loodzuurbatterijen en lithium-ionbatterijen zijn belangrijke technologieën in de industrie van oplaadbare batterijen. Deze twee typen hebben verschillende chemische en fysieke kenmerken.
Wat is een loodaccu?
Loodzuurbatterij is een oplaadbare batterij die in 1859 werd uitgevonden door de Franse natuurkundige Gaston Plante. Het was het eerste type oplaadbare batterij dat ooit werd gemaakt. Deze batterij is anders dan moderne batterijen en deze batterijen hebben een relatief lage energiedichtheid. Bovendien kunnen deze batterijen hoge piekstromen leveren, waardoor de cellen een grote vermogen-gewichtsverhouding hebben. Bovendien zijn loodzuuraccu's minder duur, wat ze aantrekkelijk maakt in de auto-industrie. Dit komt omdat het een hoge hoeveelheid stroom kan leveren zoals vereist door startmotoren.
Figuur 01: Een loodzuuraccu
Aangezien dit type batterij niet duur is in vergelijking met moderne batterijen, zijn deze zelfs nuttig als de piekstroom onbeduidend is, en andere ontwerpen kunnen een hoge energiedichtheid bieden. De verkoop van loodzuurbatterijen in 1999 bedroeg ongeveer 40-50% van de totale waarde van verkochte batterijen over de hele wereld.
Een typische loodzuuraccu bevat loodsulfaat (PbSO4) en verdund zwavelzuur (H2SO 4). In de staat van ontlading worden zowel positieve als negatieve platen PbSO4,en de elektrolyt heeft de neiging het meeste opgeloste zwavelzuur te verliezen om voornamelijk water te vormen. De negatieve plaatreactie is als volgt:
Pb(s) +HSO4–(aq) → PbSO4(s) + H+(aq) + 2e
Bij deze stap komen twee geleidende elektronen vrij, waardoor deze elektrode een negatieve lading krijgt. De accumulatie van deze elektronen creëert een elektrisch veld dat waterstofionen kan aantrekken en sulfaationen kan afstoten. Dit veroorzaakt op zijn beurt de vorming van een dubbele laag nabij het oppervlak.
De positieve plaatreactie kan als volgt worden uitgedrukt;
PbO2(s) + HSO4–(aq) + 3H +(aq) + 2e → PbSO4(s) + 2H2O(l)
Daarom is de algemene reactie die plaatsvindt in de loodzuuraccu;
Pb(s) +HSO4–(aq) + 3H+(aq) → 2PbSO4(s) +2H2O(l)
In een volledig opgeladen toestand bevat de negatieve plaat lood en de positieve plaat looddioxide. Er is een elektrolytische oplossing met een hogere concentratie waterig zwavelzuur. Deze elektrolyt slaat de meeste chemische energie op.
Wat is een lithium-ionbatterij?
Lithium-ionbatterij is een oplaadbare batterij met cellen waarin lithiumionen tijdens het ontladen via een elektrolyt van de negatieve elektrode naar de positieve elektrode bewegen. Het omgekeerde proces gebeurt tijdens het opladen. Typisch hebben lithiumioncellen de neiging om een geïntercaleerde lithiumverbinding te gebruiken die als het materiaal bij de positieve elektrode fungeert. Over het algemeen wordt grafiet gebruikt aan de negatieve elektrode.
Figuur 02: Lithium-ionbatterij
Bovendien heeft een lithium-ionbatterij een hoge energiedichtheid. Maar het heeft geen geheugeneffect en een lage zelfontlading. De cellen van de batterij worden vervaardigd, waarbij prioriteit wordt gegeven aan energie of vermogensdichtheid. Lithium-ionbatterijen kunnen echter een veiligheidsrisico vormen omdat ze ontvlambare elektrolyten bevatten, die kunnen leiden tot explosies en brand bij beschadiging of onjuist opladen.
Normaal gesproken is de negatieve elektrode van een conventionele lithium-ioncel gemaakt van koolstof. De positieve elektrode is een metaaloxide. Bovendien is de elektrolyt een lithiumzout in een organisch oplosmiddel. Afhankelijk van de richting van de stroom door de cel, wisselen de elektrochemische rollen van de elektroden tussen anode en kathode om. Op commerciële schaal is de meest voorkomende anode grafiet, terwijl de positieve elektrode een van de drie materialen is: een gelaagd oxide, een polyanion of een spinel.
Wat is het verschil tussen loodzuur- en lithium-ionbatterijen?
Loodzuurbatterij was de allereerste oplaadbare batterij die ooit werd gemaakt. Lithium-ionbatterij is een ander type oplaadbare batterij. Het belangrijkste verschil tussen loodzuur- en lithium-ionbatterijen is dat loodzuurbatterijen regelmatig onderhoud nodig hebben, niet lang meegaan en goedkoop zijn, terwijl lithium-ionbatterijen een hoog rendement hebben, een langere levensduur hebben en duur zijn.
Samenvatting – Loodzuur versus lithium-ionbatterij
Over het algemeen zijn lithium-ionbatterijen vaak superieur aan loodzuurbatterijen vanwege hun herkenbaarheid en efficiëntie. Het belangrijkste verschil tussen loodzuur- en lithium-ionbatterijen is dat loodzuurbatterijen regelmatig onderhoud nodig hebben en niet lang meegaan en goedkoop zijn, terwijl lithium-ionbatterijen een hogere efficiëntie, een langere levensduur en duur hebben.
