Der Hauptunterschied zwischen Blei-Säure- und Lithium-Ionen-Batterien besteht darin, dass Blei-Säure-Batterien regelmäßig gewartet werden müssen, eine kürzere Lebensdauer haben und kostengünstig sind, während Lithium-Ionen-Batterien eine längere Lebensdauer, eine höhere Effizienz und einen hohen Preis haben.
Blei-Säure-Batterien und Lithium-Ionen-Batterien sind wichtige Technologien in der wiederaufladbaren Batterieindustrie. Diese beiden Typen haben unterschiedliche chemische und physikalische Eigenschaften.
Was ist eine Bleibatterie?
Bleibatterien sind wiederaufladbare Batterien, die 1859 von dem französischen Physiker Gaston Plante erfunden wurden. Es war die erste Art von wiederaufladbarer Batterie, die jemals hergestellt wurde. Diese Batterie unterscheidet sich von modernen Batterien, und diese Batterien haben eine relativ geringe Energiedichte. Darüber hinaus sind diese Batterien in der Lage, hohe Stoßströme zu liefern, was bedeutet, dass die Zellen ein großes Leistungsgewicht haben. Außerdem sind Blei-Säure-Batterien kostengünstiger, was sie in der Automobilindustrie attraktiv macht. Dies liegt daran, dass es eine hohe Strommenge liefern kann, die von Anlassermotoren benötigt wird.
Abbildung 01: Eine Blei-Säure-Autobatterie
Da dieser Batterietyp im Vergleich zu modernen Batterien preiswert ist, sind diese auch bei unbedeutenden Stoßströmen nützlich, und andere Konstruktionen können eine hohe Energiedichte bereitstellen. Der Verkauf von Blei-Säure-Batterien machte 1999 etwa 40-50 % des Gesamtwertes der weltweit verkauften Batterien aus.
Eine typische Bleibatterie enthält Bleisulfat (PbSO4) und verdünnte Schwefelsäure (H2SO 4). Im Zustand der Entladung werden sowohl die positiven als auch die negativen Platten zu PbSO4,und der Elektrolyt neigt dazu, den größten Teil der gelösten Schwefelsäure zu verlieren, um hauptsächlich Wasser zu bilden. Die negative Plattenreaktion ist wie folgt:
Pb(s) +HSO4–(aq) → PbSO4(s) + H+(aq) + 2e
Bei diesem Schritt werden zwei leitende Elektronen freigesetzt, die dieser Elektrode eine negative Ladung verleihen. Die Akkumulation dieser Elektronen erzeugt ein elektrisches Feld, das Wasserstoffionen anziehen und Sulfationen abstoßen kann. Dadurch bildet sich nahe der Oberfläche eine Doppelschicht.
Die positive Plattenreaktion kann wie folgt ausgedrückt werden;
PbO2(s) + HSO4–(aq) + 3H +(aq) + 2e → PbSO4(s) + 2H2O(l)
Daher ist die Gesamtreaktion, die innerhalb der Blei-Säure-Batterie stattfindet:
Pb(s) +HSO4–(aq) + 3H+(aq) → 2PbSO4(s) +2H2O(l)
Im voll aufgeladenen Zustand enthält die negative Platte jedoch Blei und die positive Platte enthält Bleidioxid. Es gibt eine Elektrolytlösung mit einer höheren Konzentration an wässriger Schwefelsäure. Dieser Elektrolyt speichert den Großteil der chemischen Energie.
Was ist ein Lithium-Ionen-Akku?
Lithium-Ionen-Batterie ist eine wiederaufladbare Batterie mit Zellen, in denen sich Lithium-Ionen während der Entladung durch einen Elektrolyten von der negativen Elektrode zur positiven Elektrode bewegen. Beim Laden passiert der umgekehrte Vorgang. Typischerweise neigen Lithium-Ionen-Zellen dazu, eine interkalierte Lithiumverbindung zu verwenden, die als Material an der positiven Elektrode wirkt. An der negativen Elektrode wird in der Regel Graphit verwendet.
Abbildung 02: Lithium-Ionen-Akku
Darüber hinaus hat der Lithium-Ionen-Akku eine hohe Energiedichte. Aber es hat keinen Memory-Effekt und eine geringe Selbstentladung. Die Zellen der Batterie werden hergestellt, wobei entweder Energie oder Leistungsdichte priorisiert werden. Lithium-Ionen-Akkus können jedoch ein Sicherheitsrisiko darstellen, da sie brennbare Elektrolyte enth alten, die bei Beschädigung oder falschem Laden zu Explosionen und Bränden führen können.
Typischerweise besteht die negative Elektrode einer herkömmlichen Lithium-Ionen-Zelle aus Kohlenstoff. Die positive Elektrode ist ein Metalloxid. Darüber hinaus ist der Elektrolyt ein Lithiumsalz in einem organischen Lösungsmittel. Je nach Richtung des Stromflusses durch die Zelle kehren sich die elektrochemischen Rollen der Elektroden zwischen Anode und Kathode um. Im kommerziellen Maßstab ist die gebräuchlichste Anode Graphit, während die positive Elektrode eines von drei Materialien ist: ein geschichtetes Oxid, ein Polyanion oder ein Spinell.
Was ist der Unterschied zwischen Bleisäure- und Lithium-Ionen-Akkus?
Bleibatterien waren die allerersten wiederaufladbaren Batterien, die jemals hergestellt wurden. Lithium-Ionen-Batterien sind eine andere Art von wiederaufladbaren Batterien. Der Hauptunterschied zwischen Blei-Säure- und Lithium-Ionen-Batterien besteht darin, dass Blei-Säure-Batterien regelmäßig gewartet werden müssen, nicht lange h alten und kostengünstig sind, während Lithium-Ionen-Batterien einen hohen Wirkungsgrad haben, eine längere Lebensdauer haben und teuer sind.
Zusammenfassung – Bleisäure vs. Lithium-Ionen-Batterie
Im Allgemeinen sind Lithium-Ionen-Batterien Blei-Säure-Batterien aufgrund ihrer Zuverlässigkeit und Effizienz oft überlegen. Der Hauptunterschied zwischen Blei-Säure- und Lithium-Ionen-Batterien besteht darin, dass Blei-Säure-Batterien regelmäßig gewartet werden müssen, nicht lange h alten und kostengünstig sind, während Lithium-Ionen-Batterien eine höhere Effizienz, eine längere Lebensdauer haben und teuer sind.
