Tofauti kuu kati ya asidi ya risasi na betri ya ioni ya lithiamu ni kwamba betri ya asidi ya risasi inahitaji matengenezo ya mara kwa mara, ina muda mfupi wa kuishi, na haina gharama kubwa, ilhali betri ya ioni ya lithiamu ina muda mrefu wa kuishi, ufanisi wa juu zaidi, na ni ghali.
Betri ya asidi ya risasi na betri ya ioni ya lithiamu ni teknolojia muhimu katika tasnia ya betri inayoweza kuchajiwa tena. Aina hizi mbili zina sifa tofauti za kemikali na kimwili.
Betri ya Asidi ya Lead ni nini?
Betri ya asidi ya risasi ni betri inayoweza kuchajiwa tena ambayo ilivumbuliwa mwaka wa 1859 na mwanafizikia Mfaransa Gaston Plante. Ilikuwa ni aina ya kwanza ya betri inayoweza kuchajiwa ambayo iliwahi kufanywa. Betri hii ni tofauti na betri za kisasa, na betri hizi zina msongamano mdogo wa nishati. Kwa kuongeza, betri hizi zina uwezo wa kusambaza mikondo ya juu ya kuongezeka, ambayo ina maana kwamba seli zina uwiano mkubwa wa nguvu hadi uzito. Zaidi ya hayo, betri za asidi ya risasi zina gharama ya chini, ambayo huwafanya kuvutia katika sekta ya magari. Hii ni kwa sababu inaweza kutoa kiwango cha juu cha mkondo kama inavyohitajika na injini za kuwasha.
Kielelezo 01: Betri ya Gari yenye Asidi ya Lead
Kwa kuwa aina hii ya betri ni ya bei nafuu ikilinganishwa na betri za kisasa, hizi ni muhimu hata wakati mkondo wa umeme ni mdogo, na miundo mingine inaweza kutoa msongamano wa juu wa nishati. Uuzaji wa betri za asidi ya risasi mnamo 1999 ulikuwa karibu 40-50% ya jumla ya thamani ya betri zilizouzwa kote ulimwenguni.
Betri ya kawaida ya asidi ya risasi ina sulfate ya risasi (PbSO4) na asidi ya sulfuriki ya dilute (H2SO 4). Katika hali ya kutokwa, bamba chanya na hasi huwa PbSO4,na elektroliti huelekea kupoteza asidi nyingi ya sulfuriki iliyoyeyushwa kuunda maji hasa. Matendo hasi ya sahani ni kama ifuatavyo:
Pb(s) +HSO4–(aq) → PbSO4(s) + H+(aq) + 2e
Elektroni mbili zinazoendesha hutolewa kwa hatua hii ambayo huipa elektrodi hii chaji hasi. Mkusanyiko wa elektroni hizi hujenga uwanja wa umeme ambao unaweza kuvutia ioni za hidrojeni na kukataa ioni za sulfate. Hii, kwa upande wake, husababisha uundaji wa safu mbili karibu na uso.
Kuhusu majibu chanya ya sahani, inaweza kuonyeshwa kama ifuatavyo;
PbO2(s) + HSO4–(aq) + 3H +(aq) + 2e → PbSO4(s) + 2H2O(l)
Kwa hivyo, athari ya jumla inayofanyika ndani ya betri ya asidi ya risasi ni;
Pb(s) +HSO4–(aq) + 3H+(aq) → 2PbSO4(s) +2H2O(l)
Hata hivyo, katika hali ya chaji kabisa, bati hasi huwa na risasi, na sahani chanya huwa na dioksidi ya risasi. Kuna suluhisho la elektroliti iliyo na mkusanyiko wa juu wa asidi ya sulfuriki yenye maji. Elektroliti hii huhifadhi sehemu kubwa ya nishati ya kemikali.
Betri ya Lithium Ion ni nini?
Betri ya ioni ya lithiamu ni betri inayoweza kuchajiwa tena yenye seli ambazo ioni ya lithiamu husogea kutoka kwa elektrodi hasi hadi elektrodi chanya kupitia elektroliti wakati wa kumwaga. Mchakato wa kurudi nyuma hufanyika wakati wa kuchaji. Kwa kawaida, seli za ioni za lithiamu huwa na kiwanja cha lithiamu kilichounganishwa ambacho hufanya kazi kama nyenzo kwenye elektrodi chanya. Kwa ujumla, grafiti hutumiwa kwenye elektrodi hasi.
Kielelezo 02: Betri ya Lithium Ion
Aidha, betri ya ioni ya lithiamu ina msongamano mkubwa wa nishati. Lakini haina athari ya kumbukumbu na kutokwa kwa chini. Seli za betri zimetengenezwa, zikiweka kipaumbele ama nishati au msongamano wa nguvu. Hata hivyo, betri za ioni za lithiamu zinaweza kuwa hatari kwa usalama kwa sababu zina elektroliti zinazoweza kuwaka, ambayo inaweza kusababisha milipuko na moto unapoharibika au chaji isiyo sahihi.
Kwa kawaida, elektrodi hasi ya seli ya lithiamu-ioni ya kawaida hutengenezwa kwa kaboni. Electrode chanya ni oksidi ya chuma. Aidha, elektroliti ni chumvi ya lithiamu katika kutengenezea kikaboni. Kulingana na mwelekeo wa mtiririko wa sasa kupitia seli, majukumu ya elektroni ya elektrodi hubadilika kati ya anode na cathode. Katika kiwango cha kibiashara, anode ya kawaida ni grafiti, wakati electrode chanya ni moja ya vifaa vitatu: oksidi ya layered, polyanion, au spinel.
Kuna tofauti gani kati ya Asidi ya Risasi na Betri ya Lithium Ion?
Betri ya asidi ya risasi ilikuwa betri ya kwanza kabisa inayoweza kuchajiwa kuwahi kutengenezwa. Betri ya ioni ya lithiamu ni aina nyingine ya betri inayoweza kuchajiwa tena. Tofauti kuu kati ya asidi ya risasi na betri ya ioni ya lithiamu ni kwamba betri ya asidi ya risasi inahitaji matengenezo ya mara kwa mara, haidumu kwa muda mrefu, na ni ya bei nafuu, ambapo betri ya ioni ya lithiamu ina ufanisi wa juu, ina muda mrefu wa kuishi, na ni ghali.
Muhtasari – Asidi ya risasi dhidi ya Betri ya Lithium Ion
Kwa ujumla, betri za ioni za lithiamu mara nyingi huwa bora kuliko betri za asidi ya risasi kutokana na uhusiano na ufanisi wake. Tofauti kuu kati ya asidi ya risasi na betri ya ioni ya lithiamu ni kwamba betri ya asidi ya risasi inahitaji matengenezo ya mara kwa mara na haidumu kwa muda mrefu, na ni ya bei nafuu, ambapo betri ya ioni ya lithiamu ina ufanisi wa juu zaidi, muda mrefu wa maisha, na ni ghali.
