Зареждане на батерия и разряждане на батерия

Преди да се вгледаме в детайлите на тази тема, тоест зареждане и разряждане на батерията, ще се опитаме първо да разберем какво е окисление и редукция. Защото, батерията се разражда или зарежда поради реакции на окисление и редукция.
За да разберем теорията на окисленията и редукциите, можем директно да отидем към пример за химична реакция. Да разгledнем реакцията между цинк и хлор.

В горната реакция цинкът (Zn) първо дава два електрона и става положителни йони.

Тук всеки атом хлор приема един електрон и става отрицателен йон.

Сега, тези два противоположно заредени йона се комбинират, за да образуват цинк хлорид (ZnCl2)
В тази реакция, тъй като цинкът дава електрони, той се окислява, а хлорът приема електрони, затова се редуцира.
Когато атом дава електрон, неговото окислително число се увеличава. В нашия пример окислителното число на цинка става +2 от 0. Тъй като окислителното число се увеличава, тази част от реакцията се нарича реакция на окисление. От друга страна, когато атом приема електрони, неговото отрицателно окислително число се увеличава, което означава, че окислителното число на атома намалява спрямо нулевата референция. Тъй като окислителното число се намалява или редуцира, тази част от реакцията се нарича редукция.

Разряждане на батерията

В батерията има две електроди, потопени в електролит. Когато към тези два електрода се свърже външна нагрузка, реакцията на окисление започва да се случва в един от електродите, а едновременно с това в другия електрод се случва редукция.
Електродът, в който се случва окисление, броят на електроните става излишен. Този електрод се нарича отрицателен електрод или анод.

От друга страна, при разряждане на батерията, другият електрод участва в реакцията на редукция. Този електрод се нарича катод. Електроните, които са излишни в анода, сега се движат към катода през външната нагрузка. В катода тези електрони се приемат, което означава, че материалът на катода участва в реакцията на редукция.
Сега продуктите на реакцията на окисление в анода са положителни йони или катиони, които ще се движат към катода през електролита, а едновременно с това, продуктите на реакцията на редукция в катода са отрицателни йони или аниони, които ще се движат към анода през електролита.
Да вземем практичесък пример за илюстриране на разряждане на батерия. Да разгледаме никел-кадмиевата клетка. Тук, кадмият е анод или отрицателен електрод. При окисление в анода металът кадмий реагира с OH – ион и освобождава два електрона и става кадмиев хидроксид.

Катодът на тази батерия е направен от никел-оксихидроксид или просто никел-оксид. В катода се случва реакция на редукция и благодарение на тази реакция, никел-оксихидроксид става никел-хидроксид, приемайки електрони.

Зареждане на батерията

По време на зареждане на батерията, се прилага външен DC източник към батерията. Отрицателният терминал на DC източника е свързан с отрицателния плак или анод на батерията, а положителният терминал на източника е свързан с положителния плак или катод на батерията.

Сега, благодарение на външия DC източник, електроните ще бъдат инжектирани в анода. Реакцията на редукция се случва в анода вместо в катода. Всъщност, при разряждане на батерията, реакцията на редукция се случва в катода. Благодарение на тази реакция, материалът на анода ще възстанови електроните и ще се върне към предходното си състояние, когато батерията не беше разряжена.
Тъй като положителният терминал на DC източника е свързан с катода, електроните на този електрод ще бъдат привлечени от този положителен терминал на DC източника. В резултат, реакцията на окисление се случва в катода и материалът на катода възстановява своето предходно състояние (когато не беше разряжен). Това е основната концепция за зареждане на батерията.

Сега да вземем пример с зареждане на никел-кадмиева клетка. По време на зареждане на батерията, отрицателният и положителният терминал на зареждащия DC източник се свързват с отрицателния и положителния електрод на батерията. Тук, в анода, благодарение на наличието на електрони от отрицателния терминал на DC, се случва редукция, поради която кадмиев хидроксид отново става чист кадмий и освобождава хидроксидни йони (OH–) в електролита.

В катода или положителния електрод, благодарение на окисление, никел-хидроксид става никел-оксихидроксид, освобождавайки вода в електролитната смес.

По време на зареждане на батерията, вторичната батерия се връща към своето оригинално заредено състояние и е готова за по-нататъшно разряждане.

Изявление: Уважавайте оригинала, добри статии заслужават споделяне, ако има нарушение на права, моля, се обратете за изтриване.