Što se događa u bateriji?

Unutar baterije odvija se nekoliko temeljnih procesa koji omogućuju pretvaranje kemijske energije pohranjene u materijalima baterije u električnu energiju. Evo pregleda onoga što se događa unutar baterije:

1. Početno stanje:

- Baterija se sastoji od dvije elektrode (anode i katode) odvojene elektrolitom (bilo tekućim ili čvrstim).

- Anoda (negativni terminal) ima veću tendenciju odavanja elektrona (oksidacijski potencijal), dok katoda (pozitivni terminal) ima veću tendenciju prihvaćanja elektrona (redukcijski potencijal).

2. Kemijske reakcije:

- Kada se baterija spoji na strujni krug (opterećenje), formira se kompletan strujni krug.

- Oksidacija se događa na anodi:atomi metala u materijalu anode (npr. cink u cink-ugljičnoj bateriji) gube elektrone, postajući pozitivno nabijeni ioni (Zn2+).

- Redukcija se događa na katodi:pozitivni ioni u materijalu katode (npr. bakrov (II) oksid u cink-ugljičnoj bateriji) dobivaju elektrone, postajući atomi neutralnog metala (Cu).

- Ove redoks reakcije stvaraju razliku električnog potencijala između elektroda.

3. Protok elektrona:

- Elektroni oslobođeni tijekom oksidacije na anodi putuju kroz vanjski krug do katode, stvarajući električnu struju.

- Unutar baterije, pozitivno nabijeni ioni (kationi) kreću se kroz elektrolit prema katodi, dok se negativno nabijeni ioni (anioni) kreću prema anodi kako bi održali električnu neutralnost.

4. Ionsko kretanje:

- Kretanje iona kroz elektrolit dovršava unutarnji krug unutar baterije.

- Elektrolit olakšava migraciju iona, dopuštajući nastavak kemijskih reakcija i održavanje protoka električne struje.

5. Razlika potencijala i napon:

- Razlika u električnom potencijalu između anode i katode stvara napon.

- Napon baterije ovisi o specifičnim materijalima koji se koriste za elektrode i elektrolit.

Kako kemijske reakcije unutar baterije napreduju, reaktanti se postupno troše, a baterija se na kraju prazni. Ponovno punjenje ili zamjena baterije potrebno je za vraćanje pohranjene kemijske energije. Različite vrste baterija mogu koristiti različite kemijske sustave, ali temeljni principi ostaju slični.