Nabíjení baterie a vybíjení baterie

Než se ponoříme do detailů této problematiky, tedy nabíjení a vypouštění baterie, nejprve se pokusíme pochopit, co je oxidace a redukce. Protože, baterie jsou nabíjeny nebo vypouštěny díky oxidacím a redukcím.
Pro pochopení teorie oxidace a redukce můžeme přímo jít k příkladu chemické reakce. Uvažme reakci mezi hořčíkem a chlorem.

V níže uvedené reakci hořčík (Zn) nejprve odevzdá dva elektrony a stane se pozitivním iontem.

Zde každý atom chlóru přijme jeden elektron a stane se negativním iontem.

Nyní se tyto dvě opačně nabité ionty spojí dohromady a vytvoří hořčík chlorid (ZnCl2)
V této reakci, když hořčík odevzdává elektrony, je oxidován, a chlór přijímá elektrony, tudíž je redukován.
Když atom odevzdá elektron, jeho oxidační číslo se zvyšuje. V našem příkladu se oxidační číslo hořčíku zvýší z 0 na +2. Jelikož se oxidační číslo zvyšuje, tato část reakce se nazývá oxidace. Na druhou stranu, když atom přijme elektrony, jeho záporné oxidační číslo se zvýší, což znamená, že oxidační číslo atolu se sníží vzhledem k referenčnímu nulu. Jelikož se oxidační číslo snižuje nebo redukuje, tato část reakce se nazývá redukce.

Vypouštění baterie

V baterii jsou dva elektrody ponořeny v elektrolitu. Když se vnější zátěž připojí k těmto dvěma elektrodám, začne se oxidace na jedné elektrodě a současně se redukce odehrává na druhé elektrodě.
Elektroda, kde probíhá oxidace, má nadbytek elektronů. Tato elektroda se označuje jako záporná elektroda nebo anoda.

Na druhou stranu během vypouštění baterie se druhá elektroda zapojí do redukční reakce. Tato elektroda se označuje jako katoda. Elektrony, které jsou v anodě nadbytečné, nyní proudí do katody přes vnější zátěž. V katodě jsou tyto elektrony přijaty, což znamená, že materiál katody se zapojuje do redukční reakce.
Nyní jsou produkty oxidace na anodě pozitivní ionty nebo kationty, které budou proudit do katody přes elektrolit a současně produkty redukce na katodě, které jsou záporné ionty nebo anionty, budou proudit do anody přes elektrolit.
Uveďme praktický příklad pro ilustraci vypouštění baterie. Uvažme nikl-kadmiovou buňku. Zde je kadmium anodou nebo zápornou elektrodou. Během oxidace na anodě kovový kadmium reaguje s OH – ionty a uvolní dva elektrony a stane se kadmiový hydroxid.

Katoda této baterie je vyrobena z niklového oxyhydroxidu nebo jednoduše niklového oxidu. V katodě se odehrává redukční reakce a díky této redukční reakci se niklový oxyhydroxid stane niklovým hydroxidem přijetím elektronů.

Nabíjení baterie

Během nabíjení baterie se na baterii použije externí DC zdroj. Záporný terminál DC zdroje je připojen k záporné desce nebo anodě baterie a kladný terminál zdroje je připojen k kladné desce nebo katodě baterie.

Nyní, díky externímu DC zdroji, budou do anody injekovány elektrony. Redukční reakce se odehrává v anodě místo katody. Ve skutečnosti, při vypouštění baterie, se redukční reakce odehrává na katodě. Díky této redukční reakci se materiál anody obnoví a vrátí se do svého předchozího stavu, kdy baterie nebyla vypuštěna.
Jelikož je kladný terminál DC zdroje připojen k katodě, budou elektrony tohoto elektrodu přitahovány kladným terminálem DC zdroje. V důsledku toho se na katodě odehraje oxidace a materiál katody se obnoví do svého předchozího stavu (kdy nebyl vypuštěn). To je celkový základ nabíjení baterie.

Nyní vezměme příklad znovu nabíjené nikl-kadmiové buňky. Během nabíjení baterie jsou záporný a kladný terminály nabíjecího DC zdroje připojeny k záporné a kladné elektrodě baterie. Zde, v anodě, díky přítomnosti elektronů z záporného terminálu DC, se odehraje redukce, při které se kadmiový hydroxid opět stane kovovým kadmiem a uvolní hydroxidové ionty (OH–) do elektrolitu.

V katodě nebo kladné elektrodě se kvůli oxidaci niklový hydroxid stane niklovým oxyhydroxidem a uvolní vodu do roztoku elektrolitu.

Během nabíjení baterie se sekundární baterie vrátí do svého původního nabitého stavu a je připravena na další vypouštění baterie.

Poznámka: Respektujte původ, doporučujeme sdílet kvalitní články, pokud dojde ke porušení autorských práv, prosím, kontaktujte nás pro odebrání.