Kako deluje polnilna celica?

Polnilna celica, znana tudi kot sekundarna celica ali akumulatorska baterija, deluje prek reverzibilnih elektrokemičnih reakcij za shranjevanje in sproščanje električne energije. Tukaj je splošna razlaga delovanja polnilne celice:

1. Polnjenje:Ko je zunanji vir energije, kot je polnilnik, priključen na celico, se dovaja električna energija. Uporabljena napetost povzroči kemično reakcijo znotraj celice.

2. Anodne in katodne reakcije:

- Med polnjenjem pozitivni terminal (katoda) privlači pozitivne ione (katione), negativni terminal (anoda) pa negativne ione (anione) iz elektrolita.

- Na anodi:Kovinski atomi (npr. litij v litij-ionskih baterijah) oksidirajo, izgubijo elektrone in postanejo pozitivno nabiti ioni (litijevi ioni). Ti ioni se premikajo proti katodi.

- Na katodi:pozitivno nabiti ioni iz anode se združijo z materialom v katodi, pridobijo elektrone in postanejo nevtralni atomi.

3. Elektrolit:

- Elektrolit je medij, običajno tekočina ali gel, ki omogoča gibanje ionov med anodo in katodo. Olajša pretok ionov, ne da bi omogočil neposredno mešanje anodnih in katodnih materialov.

4. Tvorba kemičnih vezi:

- Med polnjenjem nastanejo kemične vezi med materialom katode in interkaliranimi ioni (npr. litijevimi ioni v litij-ionskih baterijah). Ta proces shrani električno energijo kot kemično energijo znotraj celice.

5. Praznjenje:

- Ko je celica povezana z zunanjo napravo ali obremenitvijo, ki potrebuje napajanje, se kemična energija, shranjena v celici, sprosti.

- Pride do obratnega postopka polnjenja. Kovinski atomi na anodi pridobijo elektrone in postanejo nevtralni, medtem ko material na katodi sprosti ione in sprejme elektrone.

- Gibanje ionov in elektronov ustvarja električni tok, ki teče skozi zunanje vezje in napaja napravo.

6. Polnjenje:

- Ko je kemična energija celice izčrpana, jo lahko ponovno napolnite tako, da jo ponovno priključite na vir energije. Postopek polnjenja obnovi prvotno kemično sestavo celice in jo pripravi za nov cikel praznjenja.

Polnilne celice lahko gredo skozi več ciklov polnjenja in praznjenja, zaradi česar so ponovno uporabni viri električne energije. Vendar sta učinkovitost in življenjska doba polnilnih celic odvisni od dejavnikov, kot so kemija celice, pogoji polnjenja in vzorci uporabe.