La differenza fondamentale tra la batteria al piombo e quella agli ioni di litio è che la batteria al piombo richiede una manutenzione regolare, ha una durata più breve ed è poco costosa, mentre la batteria agli ioni di litio ha una durata maggiore, una maggiore efficienza ed è costosa.
Le batterie al piombo acido e agli ioni di litio sono tecnologie importanti nel settore delle batterie ricaricabili. Questi due tipi hanno caratteristiche chimiche e fisiche diverse.
Cos'è una batteria al piombo?
La batteria al piombo è una batteria ricaricabile inventata nel 1859 dal fisico francese Gaston Plante. È stato il primo tipo di batteria ricaricabile mai realizzato. Questa batteria è diversa dalle batterie moderne e queste batterie hanno una densità di energia relativamente bassa. Inoltre, queste batterie sono in grado di fornire correnti di picco elevate, il che significa che le celle hanno un rapporto peso/potenza elevato. Inoltre, le batterie al piombo sono meno costose, il che le rende interessanti nell'industria automobilistica. Questo perché può fornire un'elevata quantità di corrente richiesta dai motorini di avviamento.
Figura 01: Una batteria al piombo per auto
Poiché questo tipo di batteria è poco costoso rispetto alle batterie moderne, queste sono utili anche quando la sovracorrente è insignificante e altri modelli sono in grado di fornire un'elevata densità di energia. La vendita di batterie al piombo nel 1999 è stata di circa il 40-50% del valore totale delle batterie vendute in tutto il mondo.
Una tipica batteria al piombo contiene solfato di piombo (PbSO4) e acido solforico diluito (H2SO 4). Nello stato di scarica, le piastre sia positive che negative diventano PbSO4,e l'elettrolita tende a perdere la maggior parte dell'acido solforico disciolto per formare principalmente acqua. La reazione negativa della piastra è la seguente:
Pb(s) +HSO4–(aq) → PbSO4(s) + H+(aq) + 2e
Due elettroni conduttori vengono rilasciati in questa fase, il che conferisce a questo elettrodo una carica negativa. L'accumulo di questi elettroni crea un campo elettrico che può attrarre ioni idrogeno e respingere ioni solfato. Questo, a sua volta, provoca la formazione di un doppio strato vicino alla superficie.
Per quanto riguarda la reazione di piastra positiva, può essere espressa come segue;
PbO2(s) + HSO4–(aq) + 3H +(aq) + 2e → PbSO4(s) + 2H2O(l)
Pertanto, la reazione complessiva che sta avvenendo all'interno della batteria al piombo è;
Pb(s) +HSO4–(aq) + 3H+(aq) → 2PbSO4(s) +2H2O(l)
Tuttavia, in uno stato completamente carico, la piastra negativa contiene piombo e la piastra positiva contiene biossido di piombo. Esiste una soluzione elettrolitica avente una concentrazione maggiore di acido solforico acquoso. Questo elettrolita immagazzina la maggior parte dell'energia chimica.
Cos'è una batteria agli ioni di litio?
La batteria agli ioni di litio è una batteria ricaricabile con celle in cui gli ioni di litio si spostano dall'elettrodo negativo all'elettrodo positivo attraverso un elettrolita durante la scarica. Il processo inverso si verifica durante la ricarica. Tipicamente, le celle agli ioni di litio tendono a utilizzare un composto di litio intercalato che funge da materiale sull'elettrodo positivo. Generalmente, la grafite viene utilizzata sull'elettrodo negativo.
Figura 02: batteria agli ioni di litio
Inoltre, la batteria agli ioni di litio ha un'elevata densità di energia. Ma non ha effetto memoria e una bassa autoscarica. Le celle della batteria vengono prodotte, dando la priorità all'energia o alla densità di potenza. Tuttavia, le batterie agli ioni di litio possono rappresentare un pericolo per la sicurezza perché contengono elettroliti infiammabili, che possono provocare esplosioni e incendi in caso di danni o carica errata.
In genere, l'elettrodo negativo di una cella agli ioni di litio convenzionale è fatto di carbonio. L'elettrodo positivo è un ossido di metallo. Inoltre, l'elettrolita è un sale di litio in un solvente organico. A seconda della direzione del flusso di corrente attraverso la cella, i ruoli elettrochimici degli elettrodi si invertono tra anodo e catodo. In una scala commerciale, l'anodo più comune è la grafite, mentre l'elettrodo positivo è uno dei tre materiali: un ossido stratificato, un polianione o uno spinello.
Qual è la differenza tra la batteria al piombo e quella agli ioni di litio?
La batteria al piombo è stata la prima batteria ricaricabile mai prodotta. La batteria agli ioni di litio è un altro tipo di batteria ricaricabile. La differenza fondamentale tra la batteria al piombo e quella agli ioni di litio è quella la batteria al piombo richiede una manutenzione regolare, non dura a lungo ed è poco costosa, mentre la batteria agli ioni di litio ha un'elevata efficienza, ha una durata maggiore ed è costosa.
Riepilogo – Batteria al piombo e agli ioni di litio
In generale, le batterie agli ioni di litio sono spesso superiori alle batterie al piombo per la loro riconoscibilità ed efficienza. La differenza fondamentale tra la batteria al piombo e quella agli ioni di litio è quella la batteria al piombo richiede una manutenzione regolare, non dura a lungo ed è poco costosa, mentre la batteria agli ioni di litio ha un'efficienza maggiore, una maggiore durata ed è costosa.
