Piihappe- ja liitiumioonaku peamine erinevus seisneb selles, et pliiaku vajab regulaarset hooldust, selle eluiga on lühem ja odav, samas kui liitiumioonakudel on pikem eluiga, suurem tõhusus ja see on kallis.
Pliihappeaku ja liitiumioonaku on taaslaetavate akude tööstuses olulised tehnoloogiad. Neil kahel tüübil on erinevad keemilised ja füüsikalised omadused.
Mis on plii happeaku?
Pliihappeaku on taaslaetav aku, mille leiutas 1859. aastal prantsuse füüsik Gaston Plante. See oli esimene laetava aku tüüp, mis kunagi tehtud. See aku erineb tänapäevastest akudest ja nende akude energiatihedus on suhteliselt madal. Lisaks on need akud võimelised andma kõrgeid liigvoolusid, mis tähendab, et elementide võimsuse ja kaalu suhe on suur. Lisaks on pliiakud odavamad, mis muudab need autotööstuses atraktiivseks. Selle põhjuseks on asjaolu, et see suudab anda startermootoritele vajaliku suure vooluhulga.
Joonis 01: Auto pliihappeaku
Kuna seda tüüpi akud on tänapäevaste akudega võrreldes odavad, on need kasulikud isegi siis, kui liigvool on ebaoluline ja muud konstruktsioonid suudavad tagada suure energiatiheduse. Pliiakude müük moodustas 1999. aastal umbes 40–50% kogu maailmas müüdud akude väärtusest.
Tüüpiline pliiaku sisaldab pliisulfaati (PbSO4) ja lahjendatud väävelhapet (H2SO 4). Tühjendusseisundis muutuvad nii positiivsed kui ka negatiivsed plaadid PbSO4,ja elektrolüüt kipub kaotama suurema osa lahustunud väävelhappest, moodustades peamiselt vett. Negatiivne plaadi reaktsioon on järgmine:
Pb(s) +HSO4–(aq) → PbSO4(s) + H+ (aq) + 2e
Selles etapis vabaneb kaks juhtivat elektroni, mis annab sellele elektroodile negatiivse laengu. Nende elektronide akumuleerumine loob elektrivälja, mis võib vesinikioone ligi tõmmata ja sulfaadiioone tõrjuda. See omakorda põhjustab kahekordse kihi moodustumist pinna lähedal.
Plaadi positiivse reaktsiooni puhul võib seda väljendada järgmiselt;
PbO2(s) + HSO4–(aq) + 3H +(aq) + 2e → PbSO4(s) + 2H2O(l)
Seetõttu on pliiaku sees toimuv üldine reaktsioon:
Pb(s) +HSO4–(aq) + 3H+(aq) → 2PbSO4(s) +2H2O(l))
Kuid täielikult laetud olekus sisaldab negatiivne plaat pliid ja positiivne plaat pliidoksiidi. Seal on elektrolüütiline lahus, milles on suurem väävelhappe vesilahuse kontsentratsioon. See elektrolüüt salvestab suurema osa keemilisest energiast.
Mis on liitiumioonaku?
Liitiumioonaku on taaslaetav elementidega aku, milles liitiumioon liigub tühjenemise ajal negatiivselt elektroodilt positiivsele elektroodile. Laadimisel toimub vastupidine protsess. Tavaliselt kipuvad liitiumioonelemendid kasutama interkaleeritud liitiumiühendit, mis toimib positiivse elektroodi materjalina. Üldiselt kasutatakse negatiivse elektroodi juures grafiiti.
Joonis 02: Liitiumioonaku
Lisaks on liitiumioonakul kõrge energiatihedus. Kuid sellel puudub mäluefekt ja madal isetühjenemine. Aku elemendid on toodetud, eelistades kas energiat või võimsustihedust. Liitiumioonakud võivad aga ohustada ohutust, kuna need sisaldavad tuleohtlikke elektrolüüte, mis võivad kahjustamise või vale laadimise korral põhjustada plahvatusi ja tulekahjusid.
Tavalise liitiumioonelemendi negatiivne elektrood on tavaliselt valmistatud süsinikust. Positiivne elektrood on metallioksiid. Lisaks on elektrolüüt liitiumisool orgaanilises lahustis. Sõltuv alt raku läbiva voolu suunast muutuvad elektroodide elektrokeemilised rollid anoodi ja katoodi vahel vastupidiseks. Kaubandusmastaabis on kõige tavalisem anood grafiit, samas kui positiivne elektrood on üks kolmest materjalist: kihiline oksiid, polüanioon või spinell.
Mis vahe on pliihappe- ja liitiumioonakul?
Pliihappeaku oli esimene korduvlaetav aku, mis kunagi valmistatud on. Liitiumioonaku on teist tüüpi laetav aku. Peamine erinevus pliiaku ja liitiumioonaku vahel on see, et pliiaku vajab regulaarset hooldust, ei kesta kaua ja on odav, samas kui liitiumioonakudel on kõrge efektiivsus, pikem eluiga ja see on kallis.
Kokkuvõte – pliihape vs liitiumioonaku
Üldiselt on liitiumioonakud tihtipeale paremad kui pliiakud tänu oma suhtelisusele ja tõhususele. Peamine erinevus pliiaku ja liitiumioonaku vahel on see, et pliiaku vajab regulaarset hooldust ja ei kesta kaua ning on odav, samas kui liitiumioonakudel on suurem efektiivsus, pikem eluiga ja see on kallis.
