Sekundárne články a batérie. Nabíjateľné batérie a batérie

Články a batérie sú zariadenia, ktoré transformujú chemickú energiu (prostredníctvom oxidačno-redukčných reakcií) na elektrickú energiu. Dajú sa rozdeliť do dvoch typov: primárky a sekundárne.

Primárne články a batérie sú batérie, ktoré sa nedajú nabíjať. Akonáhle prestane reakcia prenosu elektrónov, bunka prestane fungovať, pretože jej reakcie nie sú reverzibilné.

Už batérie a sekundárne batérie sú nabíjateľné a je možné ich používať opakovane.. Pozrite si dva hlavné príklady sekundárnych batérií:

• Autobatéria (olovená / oxidová batéria):

Táto batéria je tvorená olovenými doštičkami (Pb) pripojenými k zápornému konektoru a umiestnenými striedavo v olovených doskách pokrytých oxidom olovičitým (PbO.₂), ktoré sú naopak pripojené ku kladnému konektoru. Oba sú ponorené do vodného roztoku kyseliny sírovej (H₂IBA₄) so 40% hmotnostnými, ktorý funguje ako elektrolyt (vodivý roztok iónov).

Olovo je záporná elektróda alebo anóda, ktorá oxiduje, stráca elektróny a oxid olovnatý funguje ako pozitívna elektróda, katóda, ktorá sa sama redukuje a získava elektróny:

Polovica anódy: Pb + HSO₄^1-+ H₂O ↔ PbSO₄ + H₃O¹⁺ + 2e^-
Semi-reakcia katódy: PbO₂ + HSO₄^1-+ 3H₃O¹⁺ + 2e^-↔ PbSO₄ + 5 hodín₂O
Celková reakcia: Pb + PbO₂ + 2 HSO₄^1-+ 2 H₃O¹⁺↔ 2 PbSO₄ + 4 H₂O

Keď sa spotrebuje kyselina sírová, batéria sa vybije. Ale tieto reakcie na vybitie batérie zobrazené vyššie sú reverzibilné. Pretože spätné reakcie nie sú spontánne, je potrebné dodávať nepretržitý elektrický prúd cez generátor, ako je alternátor alebo dynamo. Tieto reakcie teda prebiehajú v opačnom smere, regenerujú kyselinu sírovú a umožňujú opätovné použitie batérie.

Autobatérie sa zvyčajne dobíjajú pomocou dynama vozidla. Energiu dodáva pohyb motora cez alternátor, ktorý má dynamo, ktorého funkciou je premena mechanickej energie na elektrickú. Toto nabíjanie je potrebné robiť často, pretože tento typ batérie je často vybitý.

Hustota kyslého roztoku nám ukazuje stupeň vybitia batérie, ak je hustota menšia ako 1,20 g / cm³, je vyložený, ale ak sa rovná 1,28 g / cm³, je načítaný.

Ďalšie informácie o tomto type batérie nájdete v texte Olovená batéria do auta.

• Batéria mobilného telefónu (lítium-iónová batéria):

Táto batéria predstavuje najmodernejší systém premeny energie a je široko používaný v prenosných elektronických zariadeniach, najmä v mobilných telefónoch.

Stručne povedané, katóda alebo kladný pól tejto batérie sú oxid lítny a kobalt a anóda alebo záporný pól sú zložené z uhlíka (grafit). Jeho činnosť je založená na pohybe lítiových iónov z anódy na katódu cez elektrolyt, ktorý je nevodným rozpúšťadlom:

Anóda s polovičnou reakciou: Li_rÇ_{6 (s)} → y Li + Ç₆+y-
Semi-reakcia katódy: Li_XCoO_{2 (s)} + r čítať⁺_s + r a^- → Čítam_{x + r}CoO_{2 (s)}
Globálna reakcia: Li_rÇ_{6 (s)} + prečítať_XCoO₂ → C._6s + čítať_{x + r}CoO_{2 (s)} 

Tieto reakcie sú reverzibilné, takže tieto batérie je možné nabíjať, ak sú vložené do prístroja. ktorý vedie elektrický prúd a spôsobuje spätnú reakciu, pri ktorej budú ióny lítia migrovať z oxidu na grafit.

Text Lítiové batérie a batérie podrobne vysvetľuje činnosť týchto zariadení.

Autor: Jennifer Fogaça
Vyštudoval chémiu

Zdroj: Brazílska škola - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/pilhas-baterias-secundarias.htm