Carga de la batería y descarga de la batería

Antes de entrar en detalle sobre este tema, es decir, carga y descarga de la batería, primero intentaremos comprender qué es la oxidación y la reducción. Porque, batería se descarga o carga debido a las reacciones de oxidación y reducción.
Para entender la teoría de la oxidación y la reducción, podemos ir directamente a un ejemplo de reacción química. Consideremos la reacción entre el zinc metálico y el cloro.

En la reacción anterior, el zinc (Zn) primero cede dos electrones y se convierte en iones positivos.

Aquí, cada átomo de cloro acepta un electrón y se convierte en ion negativo.

Ahora, estos dos iones con cargas opuestas se combinan para formar, cloruro de zinc (ZnCl2)
En esta reacción, ya que el zinc cede electrones, se oxida y el cloro acepta electrones, por lo tanto, se reduce.
Cuando un átomo cede electrones, su número de oxidación aumenta. En nuestro ejemplo, el número de oxidación del zinc pasa de 0 a +2. Como el número de oxidación aumenta, esta parte de la reacción se denomina reacción de oxidación. Por otro lado, cuando un átomo acepta electrones, su número de oxidación negativo aumenta, lo que significa que el número de oxidación del átomo disminuye con respecto a la referencia cero. Como el número de oxidación disminuye o se reduce, esta parte de la reacción se llama reducción.

Descarga de Batería

En una batería hay dos electrodos sumergidos en un electrolito. Cuando se conecta una carga externa a estos dos electrodos, comienza a ocurrir una reacción de oxidación en un electrodo y al mismo tiempo ocurre una reacción de reducción en el otro electrodo.
El electrodo donde ocurre la oxidación, el número de electrones se vuelve excesivo. Este electrodo se conoce como electrodo negativo o ánodo.

Por otro lado, durante la descarga de la batería, el otro electrodo se involucra en una reacción de reducción. Este electrodo se conoce como cátodo. Los electrones que son excesivos en el ánodo, ahora fluyen hacia el cátodo a través de la carga externa. En el cátodo, estos electrones son aceptados, lo que significa que el material del cátodo se involucra en una reacción de reducción.
Ahora, los productos de la reacción de oxidación en el ánodo son iones positivos o cationes, que fluirán hacia el cátodo a través del electrolito y, al mismo tiempo, los productos de la reacción de reducción en el cátodo son iones negativos o aniones, que fluirán hacia el ánodo a través del electrolito.
Tengamos un ejemplo práctico para ilustrar la descarga de la batería. Consideremos una celda de níquel-cadmio. Aquí, el cadmio es el ánodo o electrodo negativo. Durante la oxidación en el ánodo, el metal de cadmio reacciona con el ion OH – y libera dos electrones y se convierte en hidróxido de cadmio.

El cátodo de esta batería está hecho de óxido de níquel o simplemente hidróxido de níquel. En el cátodo, ocurre una reacción de reducción y, debido a esta reacción de reducción, el hidróxido de níquel se convierte en hidróxido de níquel al aceptar electrones.

Carga de Batería

Durante la carga de la batería, se aplica una fuente de corriente continua externa a la batería. El terminal negativo de la fuente de CC se conecta a la placa negativa o ánodo de la batería y el terminal positivo de la fuente se conecta a la placa positiva o cátodo de la batería.

Ahora, debido a la fuente de CC externa, los electrones serán inyectados en el ánodo. Ocurre una reacción de reducción en el ánodo en lugar del cátodo. En realidad, en el caso de la descarga de la batería, la reacción de reducción ocurre en el cátodo. Debido a esta reacción de reducción, el material del ánodo recuperará electrones y volverá a su estado anterior cuando la batería no estaba descargada.
Como el terminal positivo de la fuente de CC está conectado al cátodo, los electrones de este electrodo serán atraídos por este terminal positivo de la fuente de CC. Como resultado, ocurre una reacción de oxidación en el cátodo y el material del cátodo recupera su estado anterior (cuando no estaba descargado). Este es el principio básico de la carga de la batería.

Ahora, tomemos un ejemplo de una celda de níquel-cadmio recargable. Durante la carga de la batería, los terminales negativo y positivo de la fuente de CC del cargador se conectan a los electrodos negativo y positivo de la batería. Aquí, en el ánodo, debido a la presencia de electrones del terminal negativo de la fuente de CC, ocurre una reducción, lo que hace que el hidróxido de cadmio vuelva a convertirse en cadmio puro y libere iones de hidróxido (OH–) al electrolito.

En el cátodo o electrodo positivo, debido a la oxidación, el hidróxido de níquel se convierte en óxido de níquel liberando agua en la solución electrolítica.

Durante la carga de la batería, la batería secundaria vuelve a su estado original cargado y está lista para una nueva descarga de la batería.

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