Կապարաթթվի և լիթիումիոնային մարտկոցի հիմնական տարբերությունն այն է, որ կապարաթթվային մարտկոցը պահանջում է կանոնավոր սպասարկում, ունի ավելի կարճ կյանք և էժան, մինչդեռ լիթիումիոնային մարտկոցն ունի ավելի երկար կյանք, ավելի բարձր արդյունավետություն և թանկ:
Կապար թթվային մարտկոցը և լիթիումի իոնային մարտկոցը կարևոր տեխնոլոգիաներ են վերալիցքավորվող մարտկոցների արդյունաբերության մեջ: Այս երկու տեսակներն ունեն տարբեր քիմիական և ֆիզիկական հատկություններ։
Ի՞նչ է կապարաթթվային մարտկոցը:
Կապար թթվային մարտկոցը վերալիցքավորվող մարտկոց է, որը հայտնագործվել է 1859 թվականին ֆրանսիացի ֆիզիկոս Գաստոն Պլանտեի կողմից։Դա վերալիցքավորվող մարտկոցի առաջին տեսակն էր, որը երբևէ ստեղծվել է: Այս մարտկոցը տարբերվում է ժամանակակից մարտկոցներից, և այս մարտկոցներն ունեն էներգիայի համեմատաբար ցածր խտություն։ Բացի այդ, այս մարտկոցներն ի վիճակի են ապահովել բարձր լարման հոսանքներ, ինչը նշանակում է, որ բջիջներն ունեն հզորության և քաշի մեծ հարաբերակցություն: Ավելին, կապարաթթվային մարտկոցները ավելի քիչ թանկ են, ինչը նրանց գրավիչ է դարձնում ավտոմոբիլային արդյունաբերության մեջ: Դա պայմանավորված է նրանով, որ այն կարող է ապահովել մեծ քանակությամբ հոսանք, ինչպես պահանջվում է մեկնարկային շարժիչներով:
Նկար 01. Ավտոմեքենայի կապարաթթվային մարտկոց
Քանի որ այս տեսակի մարտկոցները էժան են՝ համեմատած ժամանակակից մարտկոցների հետ, դրանք օգտակար են նույնիսկ այն դեպքում, երբ հոսանքի հոսանքն աննշան է, և այլ նմուշները կարող են ապահովել էներգիայի բարձր խտություն:1999 թվականին կապարաթթվային մարտկոցների վաճառքը կազմում էր ամբողջ աշխարհում վաճառված մարտկոցների ընդհանուր արժեքի 40-50%-ը։
Տիպիկ կապարաթթվի մարտկոցը պարունակում է կապարի սուլֆատ (PbSO4) և նոսր ծծմբաթթու (H2SO 4): Լիցքաթափման վիճակում և՛ դրական, և՛ բացասական թիթեղները դառնում են PbSO4,, և էլեկտրոլիտը հակված է կորցնելու լուծված ծծմբաթթվի մեծ մասը՝ հիմնականում ջուր առաջացնելու համար: Բացասական թիթեղների արձագանքը հետևյալն է.
Pb(s) +HSO4–(aq) → PbSO4(s) + H+(aq) + 2e
Այս քայլում ազատվում են երկու հաղորդիչ էլեկտրոններ, որոնք այս էլեկտրոդին տալիս են բացասական լիցք: Այս էլեկտրոնների կուտակումից առաջանում է էլեկտրական դաշտ, որը կարող է ձգել ջրածնի իոնները և վանել սուլֆատ իոնները։ Սա իր հերթին առաջացնում է մակերեսի մոտ կրկնակի շերտի ձևավորում։
Ինչ վերաբերում է թիթեղների դրական արձագանքին, այն կարող է արտահայտվել հետևյալ կերպ.
PbO2(ներ) + HSO4–(aq) + 3H +(aq) + 2e → PbSO4(ներ) + 2H2O(l)
Հետևաբար, կապարի թթվային մարտկոցի ներսում տեղի ունեցող ընդհանուր ռեակցիան հետևյալն է;
Pb(s) +HSO4–(aq) + 3H+(aq) → 2PbSO4(ներ) +2H2O(l)
Սակայն լրիվ լիցքավորված վիճակում բացասական թիթեղը պարունակում է կապար, իսկ դրական թիթեղը՝ կապարի երկօքսիդ։ Կա էլեկտրոլիտիկ լուծույթ, որն ունի ջրային ծծմբաթթվի ավելի բարձր կոնցենտրացիան: Այս էլեկտրոլիտը պահպանում է քիմիական էներգիայի մեծ մասը։
Ի՞նչ է լիթիումի իոնային մարտկոցը:
Լիթիումի իոնային մարտկոցը վերալիցքավորվող մարտկոց է բջիջներով, որոնցում լիթիումի իոնը լիցքաթափման ժամանակ էլեկտրոլիտի միջոցով տեղափոխվում է բացասական էլեկտրոդից դեպի դրական էլեկտրոդ: Հակադարձ գործընթացը տեղի է ունենում լիցքավորման ժամանակ: Սովորաբար, լիթիումի իոնային բջիջները հակված են օգտագործել փոխկապակցված լիթիումային միացություն, որը հանդես է գալիս որպես դրական էլեկտրոդի նյութ: Ընդհանուր առմամբ, գրաֆիտը օգտագործվում է բացասական էլեկտրոդի վրա:
Նկար 02. Լիթիումի իոնային մարտկոց
Ավելին, լիթիումի իոնային մարտկոցն ունի էներգիայի բարձր խտություն։ Բայց այն չունի հիշողության էֆեկտ և ցածր ինքնալիցքաթափում: Մարտկոցի բջիջները արտադրվում են՝ առաջնահերթություն տալով կամ էներգիայի կամ հոսանքի խտությանը: Այնուամենայնիվ, լիթիումի իոնային մարտկոցները կարող են անվտանգության վտանգ ներկայացնել, քանի որ դրանք պարունակում են դյուրավառ էլեկտրոլիտներ, որոնք կարող են հանգեցնել պայթյունների և հրդեհների՝ վնասվելու կամ սխալ լիցքավորման դեպքում։
Սովորաբար, սովորական լիթիում-իոնային բջիջի բացասական էլեկտրոդը պատրաստված է ածխածնից: Դրական էլեկտրոդը մետաղի օքսիդ է: Ավելին, էլեկտրոլիտը լիթիումի աղ է օրգանական լուծիչում: Կախված բջիջով հոսանքի ուղղությունից՝ էլեկտրոդների էլեկտրաքիմիական դերերը փոխվում են անոդի և կաթոդի միջև: Առևտրային մասշտաբով ամենատարածված անոդը գրաֆիտն է, մինչդեռ դրական էլեկտրոդը երեք նյութերից մեկն է՝ շերտավոր օքսիդ, պոլիանիոն կամ սպինել։
Ո՞րն է տարբերությունը կապարաթթվի և լիթիումիոնային մարտկոցի միջև:
Կապար թթու մարտկոցը առաջին վերալիցքավորվող մարտկոցն էր, որը երբևէ ստեղծվել է: Լիթիումի իոնային մարտկոցը վերալիցքավորվող մարտկոցի մեկ այլ տեսակ է: Կապարի թթվի և լիթիումի իոնային մարտկոցի հիմնական տարբերությունն այն է, որ կապարաթթվային մարտկոցը պահանջում է կանոնավոր սպասարկում, երկար չի տևում և էժան է, մինչդեռ լիթիումիոնային մարտկոցն ունի բարձր արդյունավետություն, ունի ավելի երկար կյանք և թանկ է:
Ամփոփում – կապարի թթու ընդդեմ լիթիումի իոնային մարտկոցի
Ընդհանրապես, լիթիումի իոնային մարտկոցները հաճախ գերազանցում են կապարաթթվային մարտկոցներին՝ իրենց հարաբերականության և արդյունավետության պատճառով: Կապարի թթվի և լիթիումի իոնային մարտկոցի հիմնական տարբերությունն այն է, որ կապարաթթվային մարտկոցը պահանջում է կանոնավոր սպասարկում և երկար չի տևում և էժան է, մինչդեռ լիթիումիոնային մարտկոցն ունի ավելի բարձր արդյունավետություն, ավելի երկար կյանք և թանկ:
