Uppladdningsbara batterier fungerar genom reversibla kemiska reaktioner som lagrar och frigör energi genom rörelse av joner. Här är en förenklad förklaring:
1. laddning: När du ansluter batteriet till en laddare, krafter en extern elektrisk ström elektroner att flyta i motsatt riktning av deras naturliga flöde under urladdning. Denna process vänder den kemiska reaktionen inuti batteriet och konverterar urladdningsprodukterna till sina ursprungliga tillstånd.
2. urladdning: När du använder batteriet inträffar den kemiska reaktionen spontant och släpper elektroner som flyter genom en extern krets för att driva din enhet. Jonerna rör sig mellan anoden och katoden och skapar en elektrisk ström.
Nyckelkomponenter:
* Elektroder:
* anod: Den negativa elektroden där oxidation sker (förlust av elektroner). Under urladdning förlorar anodmaterialet elektroner och joner till elektrolyten.
* Cathode: Den positiva elektroden där reduktion sker (förstärkning av elektroner). Under urladdning får katodmaterialet elektroner och joner från elektrolyten.
* elektrolyt: Ett flytande eller fast material som gör det möjligt för joner att röra sig mellan elektroderna och komplettera den elektriska kretsen.
Olika typer av laddningsbara batterier:
Det finns olika typer av laddningsbara batterier, var och en med sin egen kemi:
* litiumjon (Li-ion): Den vanligaste typen, som används i smartphones, bärbara datorer och elektriska fordon. De har en hög energitäthet och lång livslängd.
* bly-syra: Används i bilbatterier, de är relativt billiga och har en hög kapacitet, men är tunga och har en kortare livslängd.
* nickel-cadmium (NICD): En gång populär, men nu mindre vanlig på grund av deras miljöpåverkan och "minneseffekt".
* nickel-metallhydrid (NIMH): Har en högre kapacitet än NICD men lider av en snabbare kapacitetsförlust.
Låt oss titta på katoden och anodekvationerna för ett litiumjonbatteri:
anod (litiummetalloxid):
* urladdning: Li x Mo 2 --> li x-y Mo 2 + yli + + ni -
* Litiumjoner (li + ) och elektroner (e - ) frigörs från anoden.
* laddning: Li x-y Mo 2 + yli + + ni - --> li x Mo 2
* Litiumjoner och elektroner reabsorberas av anoden.
katod (grafit):
* urladdning: C 6 + yli + + ni - --> li y C 6
* Litiumjoner (li + ) och elektroner (e - ) från anoden sätts in i grafitstrukturen.
* laddning: Li y C 6 --> c 6 + yli + + ni -
* Litiumjoner och elektroner avlägsnas från grafitstrukturen.
Obs: De specifika kemiska reaktionerna och elektrodmaterialet varierar beroende på vilken typ av laddningsbart batteri.
Sammantaget är arbetsprincipen för ett laddningsbart batteri baserat på reversibla kemiska reaktioner som drivs av rörelse av joner och elektroner, vilket möjliggör lagring och frisättning av elektrisk energi.
