Celle e batterie secondarie. Batterie ricaricabili e batterie

Le celle e le batterie sono dispositivi che trasformano l'energia chimica (attraverso reazioni di ossidoriduzione) in energia elettrica. Possono essere classificati in due tipi: primarie e secondario.

Le celle e le batterie primarie sono quelle che non possono essere ricaricate. Una volta cessata la reazione di trasferimento di elettroni, la cellula smette di funzionare, poiché le sue reazioni non sono reversibili.

Già le batterie e le batterie secondarie sono ricaricabili e possono essere utilizzate più e più volte.. Vedi i due principali esempi di batterie secondarie:

• Batteria per auto (batteria al piombo/ossido di piombo):

Questa batteria è formata da piastre di piombo (Pb) collegate al connettore negativo e poste intervallate da piastre di piombo ricoperte di biossido di piombo (PbO₂) che, a loro volta, sono collegati al connettore positivo. Entrambi sono immersi in una soluzione acquosa di acido solforico (H₂SOLO₄) con il 40% in massa, che funge da elettrolita (soluzione conduttiva di ioni).

Il piombo è l'elettrodo negativo o anodo che si ossida, perdendo elettroni, e il biossido di piombo funziona come l'elettrodo positivo, catodo, che si riduce, acquistando elettroni:

Mezza reazione anodica: Pb + HSO₄^1-+ H₂O ↔ PbSO₄ + H₃oh¹⁺ + 2e^-
Semireazione catodica: PbO₂ + HSO₄^1-+ 3H₃oh¹⁺ + 2e^-PbSO₄ + 5 ore₂oh
Reazione complessiva: Pb + PbO₂ + 2 HSO₄^1-+ 2 H₃oh¹⁺2 PbSO₄ + 4 H₂oh

Man mano che l'acido solforico viene consumato, la batteria si scarica. Ma queste reazioni di scarica della batteria mostrate sopra sono reversibile. Poiché le reazioni inverse non sono spontanee, è necessario fornire una corrente elettrica continua attraverso un generatore come un alternatore o una dinamo. Pertanto, queste reazioni avvengono nella direzione opposta, rigenerando l'acido solforico e consentendo di riutilizzare la batteria.

Le batterie delle auto vengono solitamente ricaricate dalla dinamo del veicolo. L'energia è fornita dal movimento del motore attraverso l'alternatore, che ha una dinamo, la cui funzione è quella di trasformare l'energia meccanica in energia elettrica. Questa ricarica deve essere eseguita frequentemente perché questo tipo di batteria si scarica spesso.

La densità della soluzione acida ci mostra il grado di scarica della batteria, se la densità è inferiore a 1,20 g/cm³, si scarica, ma se è pari a 1,28 g/cm³, è caricato.

Per maggiori dettagli su questo tipo di batteria, leggi il testo Batteria al piombo per auto.

• Batteria del telefono cellulare (batteria agli ioni di litio):

Questa batteria rappresenta il più moderno sistema di conversione dell'energia, essendo ampiamente utilizzata nelle apparecchiature elettroniche portatili, in particolare nei telefoni cellulari.

In breve, il catodo o polo positivo di questa batteria è ossido di litio e cobalto e l'anodo o polo negativo è composto da carbonio (grafite). Il suo funzionamento si basa sul movimento degli ioni di litio dall'anodo al catodo attraverso l'elettrolita, che è un solvente non acquoso:

Mezza reazione anodica: Li_sìÇ_6(i) → y Li + Ç₆+y-
Semi-reazione catodica: Li_XCoO_2(i) + sì leggere⁺_(S) + sì e^- → Ho letto_x+yCoO_2(i)
Reazione globale: Li_sìÇ_6(i) + leggi_XCoO₂ → C_6(S) + leggere_x+yCoO_2(i) 

Queste reazioni sono reversibili, quindi queste batterie possono essere ricaricate se inserite in un dispositivo. che conduce corrente elettrica e provoca la reazione inversa, in cui gli ioni di litio migreranno dall'ossido al grafite.

Il testo Batterie al litio e batterie spiega in dettaglio il funzionamento di questi dispositivi.

di Jennifer Fogaça
Laureato in Chimica

Fonte: Scuola Brasile - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/pilhas-baterias-secundarias.htm