Carica della batteria e scarica della batteria

Prima di approfondire questo argomento, vale a dire la carica e scarica della batteria, cercheremo prima di comprendere cos'è l'ossidazione e la riduzione. Infatti, le batterie si scaricano o si ricaricano a causa delle reazioni di ossidazione e riduzione.
Per comprendere la teoria dell'ossidazione e della riduzione, possiamo andare direttamente a un esempio di reazione chimica. Consideriamo la reazione tra lo zinco metallico e il cloro.

Nella reazione sopra, lo zinco (Zn) cede prima due elettroni e diventa ioni positivi.

Qui, ogni atomo di cloro accetta un elettrone e diventa ione negativo.

Ora, questi due ioni con cariche opposte si combinano per formare il cloruro di zinco (ZnCl2)
In questa reazione, poiché lo zinco cede elettroni, viene ossidato, mentre il cloro, che accetta elettroni, viene ridotto.
Quando un atomo cede elettroni, il suo numero di ossidazione aumenta. Nel nostro esempio, il numero di ossidazione dello zinco passa da 0 a +2. Poiché il numero di ossidazione aumenta, questa parte della reazione è chiamata reazione di ossidazione. D'altra parte, quando un atomo accetta elettroni, il suo numero di ossidazione negativo aumenta, il che significa che il numero di ossidazione dell'atomo diminuisce rispetto al riferimento zero. Poiché il numero di ossidazione diminuisce o viene ridotto, questa parte della reazione è chiamata reazione di riduzione.

Scarica della Batteria

In una batteria ci sono due elettrodi immersi in un elettrolita. Quando una carica esterna è collegata a questi due elettrodi, inizia a verificarsi una reazione di ossidazione in un elettrodo e contemporaneamente una reazione di riduzione nell'altro elettrodo.
L'elettrodo in cui avviene l'ossidazione, ha un eccesso di elettroni. Questo elettrodo è chiamato elettrodo negativo o anodo.

Dall'altro lato, durante la scarica della batteria, l'altro elettrodo è coinvolto in una reazione di riduzione. Questo elettrodo è chiamato catodo. Gli elettroni in eccesso nell'anodo ora fluiscono verso il catodo attraverso la carica esterna. Nel catodo, questi elettroni vengono accettati, il che significa che il materiale del catodo è coinvolto in una reazione di riduzione.
Ora, i prodotti della reazione di ossidazione all'anodo sono ioni positivi o cationi, che fluiscono verso il catodo attraverso l'elettrolita, e allo stesso tempo, i prodotti della reazione di riduzione al catodo sono ioni negativi o anioni, che fluiscono verso l'anodo attraverso l'elettrolita.
Prendiamo un esempio pratico per illustrare la scarica della batteria. Consideriamo una cella nichel-cadmio. Qui, il cadmio è l'anodo o elettrodo negativo. Durante l'ossidazione all'anodo, il metallo cadmio reagisce con l'ione OH – e rilascia due elettroni e diventa idrossido di cadmio.

Il catodo di questa batteria è composto di ossidrile di nichel o semplicemente ossido di nichel. Nel catodo, avviene una reazione di riduzione e, a causa di questa reazione, l'ossidrile di nichel diventa idrossido di nichel accettando elettroni.

Ricarica della Batteria

Durante la ricarica della batteria, viene applicata una sorgente DC esterna alla batteria. Il terminale negativo della sorgente DC è collegato alla piastra negativa o anodo della batteria e il terminale positivo della sorgente è collegato alla piastra positiva o catodo della batteria.

Ora, a causa della sorgente DC esterna, gli elettroni saranno iniettati nell'anodo. Invece di avvenire nel catodo, avviene una reazione di riduzione nell'anodo. Nell'effettuare la scarica della batteria, la reazione di riduzione avviene al catodo. A causa di questa reazione di riduzione, il materiale dell'anodo riacquisterà gli elettroni e tornerà al suo stato precedente, quando la batteria non era scarica.
Poiché il terminale positivo della sorgente DC è collegato al catodo, gli elettroni di questo elettrodo saranno attratti dal terminale positivo della sorgente DC. Di conseguenza, avviene una reazione di ossidazione al catodo e il materiale del catodo riacquista il suo stato precedente (quando non era scarico). Questo è il concetto di base della ricarica della batteria.

Prendiamo un esempio di cella nichel-cadmio ricaricabile. Durante la ricarica della batteria, i terminali negativo e positivo della sorgente DC del caricabatterie sono collegati agli elettrodi negativo e positivo della batteria. Qui, all'anodo, a causa della presenza degli elettroni dal terminale negativo della sorgente DC, avviene una reazione di riduzione, grazie alla quale l'idrossido di cadmio torna a essere cadmio grezzo e rilascia ioni idrossido (OH–) all'elettrolita.

Al catodo o elettrodo positivo, a causa dell'ossidazione, l'idrossido di nichel diventa ossidrile di nichel, rilasciando acqua nella soluzione elettrolitica.

Durante la ricarica della batteria, la batteria secondaria torna al suo stato originale di carica e si prepara per ulteriori scariche della batteria.

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