Càrrega de la bateria i descàrrega de la bateria

Abans d'entrar en detall sobre aquest tema, és a dir, càrrega i descàrrega de la bateria, primer intentarem entendre què són l'oxigenació i la reducció. Perquè, bateria es descarreguen o carreguen degut a les reaccions d'oxigenació i reducció.
Per entendre la teoria de l'oxigenació i la reducció, podem anar directament a un exemple de reacció química. Considerem la reacció entre el metall zinck i el clor.

En aquesta reacció, el zinck (Zn) dona inicialment dos electrons i es converteix en ions positius.

Aquí, cada àtom de clor accepta un electró i es converteix en ion negatiu.

Ara, aquests dos ions amb càrrega oposada es combinen per formar clorur de zinck (ZnCl2)
En aquesta reacció, com que el zinck dona electrons, s'oxigena, i el clor accepta electrons, per tant, es redueix.
Quan un àtom dona electrons, el seu número d'oxidació augmenta. En el nostre exemple, el número d'oxidació del zinck passa de 0 a +2. Com que el número d'oxidació augmenta, aquesta part de la reacció s'anomena reacció d'oxigenació. D'altra banda, quan un àtom accepta electrons, el seu nombre d'oxidació negatiu augmenta, el que significa que el nombre d'oxidació de l'àtom disminueix en relació a la referència zero. Com que el nombre d'oxidació disminueix o es redueix, aquesta part de la reacció s'anomena reacció de reducció.

Descàrrega de la Bateria

En una bateria hi ha dos electrodes immersos en un electrolit. Quan es connecta una càrrega externa a aquests dos electrodes, comença a produir-se una reacció d'oxigenació en un electrode, mentre que alhora es produeix una reacció de reducció en l'altre electrode.
L'electrode on es produeix l'oxigenació, el nombre d'electrons es converteix en excés. Aquest electrode s'anomena electrode negatiu o ànoda.

D'altra banda, durant la descàrrega de la bateria, l'altre electrode participa en una reacció de reducció. Aquest electrode s'anomena càtode. Els electrons que són en excés a l'ànoda, ara flueixen cap al càtode a través de la càrrega externa. Al càtode, aquests electrons s'accepten, és a dir, el material del càtode es veu implicat en una reacció de reducció.
Ara, els productes de la reacció d'oxigenació a l'ànoda són ions positius o cations, que flueixen cap al càtode a través de l'electrolit, i alhora, els productes de la reacció de reducció al càtode són ions negatius o anions, que flueixen cap a l'ànoda a través de l'electrolit.
Prenguem un exemple pràctic per il·lustrar la descàrrega de la bateria. Considerem una cel·la de níquel-cadmi. Aquí, el cadmi és l'ànoda o electrode negatiu. Durant l'oxigenació a l'ànoda, el metall de cadmi reacciona amb l'ion OH – i allibera dos electrons i es converteix en hidroxide de cadmi.

El càtode d'aquesta bateria està fet d'òxid hidratat de níquel o simplement d'òxid de níquel. Al càtode, es produeix una reacció de reducció i, gràcies a aquesta reacció de reducció, l'òxid hidratat de níquel es converteix en hidroxide de níquel acceptant electrons.

Càrrega de la Bateria

Durant la càrrega de la bateria, es connecta una font DC externa a la bateria. El terminal negatiu de la font DC es connecta a la placa negativa o ànoda de la bateria, i el terminal positiu de la font es connecta a la placa positiva o càtode de la bateria.

Ara, degut a la font DC externa, els electrons seran injectats a l'ànoda. Es produeix una reacció de reducció a l'ànoda en lloc del càtode. En realitat, en el cas de la descàrrega de la bateria, la reacció de reducció es produeix al càtode. Gràcies a aquesta reacció de reducció, el material de l'ànoda recuperarà els electrons i tornarà al seu estat anterior quan la bateria no estava descarregada.
Com que el terminal positiu de la font DC està connectat al càtode, els electrons d'aquest electrode seran atraïts pel terminal positiu de la font DC. Com a resultat, es produeix una reacció d'oxigenació al càtode i el material del càtode recupera el seu estat anterior (quan no estava descarregat). Això és la base general de la càrrega de la bateria.

Ara, prenguem un exemple de cel·la de níquel-cadmi recàrregable. Durant la càrrega de la bateria, els terminals negatiu i positiu de la font DC del carregador es connecten als electrodes negatiu i positiu de la bateria. Aquí, a l'ànoda, degut a la presència d'electrons del terminal negatiu de la font DC, es produeix una reacció de reducció, per la qual cosa el hidroxide de cadmi torna a convertir-se en cadmi pur i allibera ions hidroxil (OH–) a l'electrolit.

Al càtode o electrode positiu, degut a l'oxigenació, el hidroxide de níquel es converteix en òxid hidratat de níquel, alliberant aigua a la solució electrolítica.

Durant la càrrega de la bateria, la bateria secundària torna al seu estat original carregat i està preparada per a una ulterior descàrrega de la bateria.

Declaració: Respecte l'original, els bons articles mériten ser compartits, si hi ha alguna infracció contacteu per eliminar-lo.