Kaj se zgodi v bateriji?
1. Začetno stanje:
- Baterija je sestavljena iz dveh elektrod (anode in katode), ločenih z elektrolitom (tekočim ali trdnim).
- Anoda (negativni terminal) je bolj nagnjena k oddajanju elektronov (oksidacijski potencial), medtem ko ima katoda (pozitivni terminal) večjo nagnjenost k sprejemanju elektronov (redukcijski potencial).
2. Kemične reakcije:
- Ko je baterija priključena na vezje (obremenitev), se oblikuje popolno vezje.
- Na anodi pride do oksidacije:kovinski atomi v materialu anode (npr. cink v cink-ogljikovi bateriji) izgubijo elektrone in postanejo pozitivno nabiti ioni (Zn2+).
- Na katodi pride do redukcije:pozitivni ioni v materialu katode (npr. bakrov (II) oksid v cink-ogljikovi bateriji) pridobijo elektrone in postanejo nevtralni kovinski atomi (Cu).
- Te redoks reakcije ustvarjajo razliko električnega potenciala med elektrodama.
3. Pretok elektronov:
- Elektroni, ki se sprostijo med oksidacijo na anodi, potujejo skozi zunanji tokokrog do katode in ustvarjajo električni tok.
- V bateriji se pozitivno nabiti ioni (kationi) premikajo skozi elektrolit proti katodi, medtem ko se negativno nabiti ioni (anioni) premikajo proti anodi, da ohranijo električno nevtralnost.
4. Jonsko gibanje:
- Gibanje ionov skozi elektrolit sklene notranji tokokrog v bateriji.
- Elektrolit olajša migracijo ionov, kar omogoča nadaljevanje kemičnih reakcij in vzdrževanje pretoka električnega toka.
5. Potencialna razlika in napetost:
- Razlika v električnem potencialu med anodo in katodo ustvarja napetost.
- Napetost baterije je odvisna od specifičnih materialov, uporabljenih za elektrode in elektrolit.
Ko kemične reakcije v bateriji napredujejo, se reaktanti postopoma porabljajo in baterija se sčasoma izprazni. Ponovno polnjenje ali zamenjava baterije je potrebna za obnovitev njene shranjene kemične energije. Različne vrste baterij lahko uporabljajo različne kemične sisteme, vendar temeljna načela ostajajo podobna.