Chargement de la batterie et déchargement de la batterie

Avant d'aborder en détail ce sujet, c'est-à-dire la charge et décharge de la batterie, nous allons d'abord essayer de comprendre ce qu'est l'oxydation et la réduction. Car, les batteries se déchargent ou se rechargent en raison des réactions d'oxydation et de réduction.
Pour comprendre la théorie de l'oxydation et de la réduction, nous pouvons directement passer à un exemple de réaction chimique. Considérons la réaction entre le zinc métallique et le chlore.

Dans cette réaction, le zinc (Zn) donne d'abord deux électrons et devient des ions positifs.

Ici, chaque atome de chlore accepte un électron et devient un ion négatif.

Maintenant, ces deux ions chargés opposément se combinent pour former du chlorure de zinc (ZnCl2)
Dans cette réaction, comme le zinc donne des électrons, il est oxydé et le chlore accepte des électrons, donc il est réduit.
Lorsqu'un atome donne des électrons, son nombre d'oxydation augmente. Dans notre exemple, le nombre d'oxydation du zinc passe de 0 à +2. Comme le nombre d'oxydation augmente, cette partie de la réaction est appelée réaction d'oxydation. D'autre part, lorsque un atome accepte des électrons, son nombre d'oxydation négatif augmente, ce qui signifie que le nombre d'oxydation de l'atome diminue par rapport au zéro de référence. Comme le nombre d'oxydation est diminué ou réduit, cette partie de la réaction est appelée réduction.

Décharge de la batterie

Dans une batterie, il y a deux électrodes immergées dans un électrolyte. Lorsqu'une charge externe est connectée à ces deux électrodes, une réaction d'oxydation commence à se produire dans une électrode et, en même temps, une réaction de réduction se produit dans l'autre électrode.
L'électrode où l'oxydation a lieu, le nombre d'électrons devient excédentaire. Cette électrode est appelée électrode négative ou anode.

D'autre part, lors de la décharge de la batterie, l'autre électrode est impliquée dans une réaction de réduction. Cette électrode est appelée cathode. Les électrons qui sont en excès à l'anode, maintenant, se déplacent vers la cathode à travers la charge externe. À la cathode, ces électrons sont acceptés, ce qui signifie que le matériau de la cathode est impliqué dans une réaction de réduction.
Maintenant, les produits de la réaction d'oxydation à l'anode sont des ions positifs ou des cations, qui se déplaceront vers la cathode à travers l'électrolyte et, en même temps, les produits de la réaction de réduction à la cathode sont des ions négatifs ou des anions, qui se déplaceront vers l'anode à travers l'électrolyte.
Prenons un exemple pratique pour illustrer la décharge de la batterie. Considérons une cellule nickel-cadmium. Ici, le cadmium est l'anode ou l'électrode négative. Pendant l'oxydation à l'anode, le métal de cadmium réagit avec l'ion OH – et libère deux électrons et devient de l'hydroxyde de cadmium.

La cathode de cette batterie est faite d'oxyhydroxyde de nickel ou simplement d'oxyde de nickel. À la cathode, une réaction de réduction a lieu et, grâce à cette réaction de réduction, l'oxyhydroxyde de nickel devient de l'hydroxyde de nickel en acceptant des électrons.

Charge de la batterie

Lors de la charge de la batterie, une source DC externe est appliquée à la batterie. Le terminal négatif de la source DC est connecté à la plaque négative ou à l'anode de la batterie et le terminal positif de la source est connecté à la plaque positive ou à la cathode de la batterie.

Maintenant, en raison de la source DC externe, des électrons seront injectés dans l'anode. Une réaction de réduction a lieu dans l'anode au lieu de la cathode. En fait, dans le cas de la décharge de la batterie, la réaction de réduction a lieu à la cathode. Grâce à cette réaction de réduction, le matériau de l'anode récupérera des électrons et retournera à son état précédent lorsque la batterie n'était pas déchargée.
Comme le terminal positif de la source DC est connecté à la cathode, les électrons de cette électrode seront attirés par ce terminal positif de la source DC. En conséquence, une réaction d'oxydation a lieu à la cathode et le matériau de la cathode retrouve son état précédent (lorsqu'il n'était pas déchargé). C'est le principe général de la charge de la batterie.

Prenons un exemple de cellule nickel-cadmium rechargeable. Lors de la charge de la batterie, les terminaux négatif et positif de la source DC du chargeur sont connectés aux électrodes négative et positive de la batterie. Ici, à l'anode, en raison de la présence d'électrons provenant du terminal négatif de la source DC, une réduction a lieu, ce qui fait que l'hydroxyde de cadmium redevient du cadmium brut et libère des ions hydroxyde (OH–) dans l'électrolyte.

À la cathode ou à l'électrode positive, en raison de l'oxydation, l'hydroxyde de nickel devient de l'oxyhydroxyde de nickel en libérant de l'eau dans la solution électrolytique.

Lors de la charge de la batterie, la batterie secondaire revient à son état initial chargé et est prête pour une nouvelle décharge.

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