Хар тугалганы хүчлийн ба литийн ион батерейны гол ялгаа нь хар тугалганы хүчлийн батерей нь байнгын засвар үйлчилгээ шаарддаг, ашиглалтын хугацаа багатай, хямд байдаг бол лити ион батерей нь илүү урт, үр ашигтай, өндөр үнэтэй байдаг.
Хар тугалганы хүчлийн батерей болон лити ион батерей нь цэнэглэдэг батерейны үйлдвэрлэлийн чухал технологи юм. Эдгээр хоёр төрөл нь өөр өөр химийн болон физик шинж чанартай.
Хар тугалганы хүчлийн батерей гэж юу вэ?
Хар тугалганы хүчлийн зай нь 1859 онд Францын физикч Гастон Плантегийн зохион бүтээсэн цэнэглэдэг батерей юм. Энэ нь хэзээ нэгэн цагт үйлдвэрлэгдсэн анхны цэнэглэдэг батерей байсан юм. Энэхүү батерей нь орчин үеийн батерейгаас ялгаатай бөгөөд эдгээр батерейнууд нь харьцангуй бага эрчим хүчний нягтралтай байдаг. Үүнээс гадна эдгээр батерейнууд нь өндөр хүчдэлийн гүйдлийг хангах чадвартай бөгөөд энэ нь эсүүд нь хүч, жингийн харьцаа ихтэй байдаг гэсэн үг юм. Түүгээр ч зогсохгүй хар тугалганы хүчлийн батерей нь хямд үнэтэй байдаг нь автомашины үйлдвэрлэлд сонирхол татахуйц болгодог. Учир нь энэ нь асаагуур моторт шаардагдах их хэмжээний гүйдлийг хангаж чаддаг.
Зураг 01: Хар тугалганы хүчлийн машины зай
Энэ төрлийн батерей нь орчин үеийн батерейтай харьцуулахад хямд байдаг тул эдгээр нь хэт гүйдэл нь ач холбогдолгүй үед ч ашигтай бөгөөд бусад загвар нь эрчим хүчний өндөр нягтралыг хангах чадвартай.1999 онд хар тугалганы хүчлийн батерейны борлуулалт нь дэлхий даяар зарагдсан батерейны нийт үнийн дүнгийн 40-50% орчим байсан.
Ердийн хар тугалганы хүчлийн батерей нь хар тугалганы сульфат (PbSO4) ба шингэрүүлсэн хүхрийн хүчил (H2SO агуулдаг. 4). Цэнэглэх төлөвт эерэг ба сөрөг ялтсууд нь PbSO4,болж электролит нь ууссан хүхрийн хүчлийн ихэнх хэсгийг алдаж үндсэндээ ус үүсгэдэг. Хавтангийн сөрөг урвал дараах байдалтай байна:
Pb(s) +HSO4–(aq) → PbSO4(s) + H+(aq) + 2e
Энэ үе шатанд хоёр дамжуулагч электрон ялгарч, энэ электрод сөрөг цэнэг өгдөг. Эдгээр электронуудын хуримтлал нь устөрөгчийн ионуудыг татаж, сульфатын ионуудыг няцаах чадвартай цахилгаан орон үүсгэдэг. Энэ нь эргээд гадаргуугийн ойролцоо давхар давхарга үүсэх шалтгаан болдог.
Плитаны эерэг урвалын тухайд дараах байдлаар илэрхийлж болно;
PbO2(s) + HSO4–(aq) + 3H +(aq) + 2e → PbSO4(s) + 2H2O(l)
Тиймээс хар тугалганы хүчлийн батерей дотор явагдаж буй ерөнхий урвал нь;
Pb(s) +HSO4–(aq) + 3H+(aq) → 2PbSO4(s) +2H2O(l))
Гэхдээ бүрэн цэнэглэгдсэн төлөвт сөрөг хавтан нь хар тугалга, эерэг хавтан нь хар тугалгын давхар ислийг агуулдаг. Усан хүхрийн хүчлийн өндөр концентрацитай электролитийн уусмал байдаг. Энэ электролит нь химийн энергийн ихэнх хэсгийг хадгалдаг.
Литиум ион батерей гэж юу вэ?
Литийн ион батерей нь цэнэглэх үед литийн ион нь сөрөг электродоос эерэг электрод руу электролитээр дамждаг эсүүдтэй цэнэглэдэг батерей юм. Цэнэглэх үед урвуу процесс явагдана. Ихэвчлэн литийн ион эсүүд нь эерэг электрод дээр материал болж үйлчилдэг литийн нэгдлүүдийг ашиглах хандлагатай байдаг. Ерөнхийдөө сөрөг электрод дээр бал чулууг ашигладаг.
Зураг 02: Литиум ион батерей
Түүнээс гадна литийн ион батерей нь эрчим хүчний өндөр нягтралтай. Гэхдээ энэ нь санах ойд ямар ч нөлөө үзүүлэхгүй, өөрөө бага цэнэгтэй байдаг. Батерейны эсүүд нь эрчим хүч эсвэл эрчим хүчний нягтралыг чухалчлан үйлдвэрлэгддэг. Гэсэн хэдий ч литийн ион батерей нь шатамхай электролит агуулсан тул аюулгүй байдалд аюул учруулж болзошгүй бөгөөд энэ нь гэмтэл эсвэл буруу цэнэглэх үед дэлбэрэлт, гал гарахад хүргэдэг.
Ерөнхийдөө ердийн лити-ион эсийн сөрөг электрод нь нүүрстөрөгчөөр хийгдсэн байдаг. Эерэг электрод нь металлын исэл юм. Түүнээс гадна электролит нь органик уусгагч дахь литийн давс юм. Эсээр дамжин өнгөрөх гүйдлийн чиглэлээс хамааран электродуудын цахилгаан химийн үүрэг нь анод ба катодын хооронд урвуу байдаг. Арилжааны масштабын хувьд хамгийн түгээмэл анод нь бал чулуу байдаг бол эерэг электрод нь давхаргат исэл, полианион эсвэл шпинель гэсэн гурван материалын нэг юм.
Хар тугалганы хүчил ба литийн ион батерейны ялгаа юу вэ?
Хар тугалганы хүчлийн батерей нь хамгийн анхны дахин цэнэглэдэг батерей юм. Лити-ион батерей нь дахин цэнэглэдэг батерей юм. Хар тугалганы хүчил ба литийн ион батерейны гол ялгаа нь хар тугалганы хүчлийн батерей нь байнгын засвар үйлчилгээ шаарддаг, удаан үргэлжлэхгүй, хямд байдаг бол литийн ион батерей нь өндөр үр ашигтай, удаан эдэлгээтэй, үнэтэй байдаг.
Тойм – Хар тугалгын хүчил ба Литиум ион батерей
Ерөнхийдөө литийн ион батерейнууд харьцангуй, үр ашигтай байдгаараа хар тугалганы хүчлийн батерейгаас илүү байдаг. Хар тугалганы хүчил ба литийн ион батерейны гол ялгаа нь хар тугалганы хүчлийн батерей нь байнгын засвар үйлчилгээ шаарддаг бөгөөд удаан үргэлжлэхгүй бөгөөд хямд байдаг бол литийн ион батерей нь илүү үр ашигтай, удаан эдэлгээтэй, үнэтэй байдаг.
