Kako radi punjiva ćelija?

Punjiva ćelija, također poznata kao sekundarna ćelija ili baterija za pohranu, radi putem reverzibilnih elektrokemijskih reakcija za pohranu i oslobađanje električne energije. Evo općeg objašnjenja funkcioniranja punjive ćelije:

1. Punjenje:Kada je vanjski izvor energije, poput punjača, spojen na ćeliju, dolazi do električne energije. Primijenjeni napon uzrokuje kemijsku reakciju unutar ćelije.

2. Anodne i katodne reakcije:

- Tijekom punjenja pozitivni terminal (katoda) privlači pozitivne ione (katione), a negativni terminal (anoda) privlači negativne ione (anione) iz elektrolita.

- Na anodi:atomi metala (npr. litij u litij-ionskim baterijama) se oksidiraju, gube elektrone i postaju pozitivno nabijeni ioni (litijevi ioni). Ti se ioni kreću prema katodi.

- Na katodi:pozitivno nabijeni ioni s anode spajaju se s materijalom prisutnim u katodi, dobivaju elektrone i postaju neutralni atomi.

3. Elektrolit:

- Elektrolit je medij, obično tekućina ili gel, koji omogućuje kretanje iona između anode i katode. Olakšava protok iona bez dopuštanja izravnog miješanja materijala anoda i katode.

4. Stvaranje kemijskih veza:

- Tijekom punjenja stvaraju se kemijske veze između materijala katode i interkaliranih iona (npr. litijevih iona u litij-ionskim baterijama). Ovaj proces pohranjuje električnu energiju kao kemijsku energiju unutar stanice.

5. Pražnjenje:

- Kada je ćelija spojena na vanjski uređaj ili opterećenje koje zahtijeva napajanje, kemijska energija pohranjena u ćeliji se oslobađa.

- Dolazi do obrnutog procesa punjenja. Atomi metala na anodi dobivaju elektrone, postajući neutralni, dok materijal na katodi oslobađa ione i prihvaća elektrone.

- Kretanje iona i elektrona stvara električnu struju koja teče kroz vanjski krug, napajajući uređaj.

6. Ponovno punjenje:

- Kada se kemijska energija stanice potroši, može se ponovno napuniti ponovnim spajanjem na izvor napajanja. Proces punjenja vraća izvorni kemijski sastav ćelije, pripremajući je za novi ciklus pražnjenja.

Punjive ćelije mogu proći kroz višestruke cikluse punjenja i pražnjenja, što ih čini višekratnim izvorima električne energije. Međutim, učinkovitost i životni vijek punjivih ćelija ovise o čimbenicima kao što su kemija ćelija, uvjeti punjenja i obrasci upotrebe.