شارژ باتری و تخلیه باتری-شارژ و دشارژ باتری
شارژ باتری و تخلیه باتری-شارژ و دشارژ باتری قبل از اینکه به تفصیل در مورد این موضوع یعنی شارژ و تخلیه باتری بپردازیم ، ابتدا سعی خواهیم کرد که بفهمیم اکسیداسیون و کاهش چیست. زیرا باتری به دلیل واکنش های اکسیداسیون و کاهش ، تخلیه یا شارژ می شود.
برای درک نظریه اکسیداسیون و کاهش می توانیم مستقیماً به نمونه ای از واکنش شیمیایی برویم. بگذارید واکنش بین فلز روی و کلر را در نظر بگیریم.
در واکنش بالا روی Zn) )ابتدا دو الکترون را از دست می دهد و به یون های مثبت تبدیل می شود.
در اینجا ، هر اتم کلر یک الکترون را می پذیرد و به یون منفی تبدیل می شود.
اکنون ، این دو یون متضاد با هم ترکیب می شوند و کلرید روی را تشکیل می دهند ZnCl2))
در این واکنش وقتی روی الکترونها را از دست می دهد ، اکسیده می شود و کلر الکترون ها را می پذیرد ، از این رو کاهش می یابد.
همانطور که وقتی یک اتم الکترون را از دست می دهد ، عدد اکسیداسیون آن افزایش می یابد. در مثال ما عدد اکسیداسیون روی ۲+ از ۰ می شود. با افزایش تعداد اکسیداسیون ، این قسمت از واکنش به عنوان واکنش اکسیداسیون گفته می شود. از طرف دیگر ، هنگامی که یک اتم الکترون را قبول می کند ، عدد اکسیداسیون منفی افزایش می یابد ، بدین معنی که تعداد اکسید اتم با توجه به مرجع صفر کاهش می یابد. از آنجا که تعداد اکسیداسیون کاهش می یابد ، این قسمت از واکنش کاهش می یابد.
تخلیه باتری
در باتری دو الکترود غوطه ور در یک الکترولیت وجود دارد. هنگامی که یک بار خارجی به این دو الکترود وصل می شود ، واکنش اکسیداسیون در یک الکترود شروع می شود و در همان زمان کاهش در الکترودهای دیگر رخ می دهد.
الکترود ، جایی که اکسیداسیون صورت می گیرد ، تعداد الکترون ها افزایش می یابد. از این الکترود به عنوان الکترود منفی یا آند یاد می شود.
از طرف دیگر در هنگام تخلیه باتری ، الکترود دیگر در واکنش کاهش شرکت می کند. این الکترود به عنوان کاتد نامیده می شود. الکترونهایی که در آند هستند ، از طریق بار خارجی به کاتد جریان می یابند. در کاتد این الکترونها پذیرفته می شوند ، بدین معنی که ماده کاتدی در واکنش، کاهش شرکت می کند.
اکنون محصولات واکنش اکسیداسیون در آند یون های مثبت یا کاتیون هستند ، که از طریق الکترولیت به کاتد منتقل می شوند و در همان زمان ، محصولات واکنش کاهش در کاتد یون های منفی یا آنیون ها هستند که از طریق الکترولیت به آند می روند.
بگذارید مثالی عملی برای نشان دادن تخلیه باتری در نظر بگیریم. بیایید یک سلول نیکل کادمیوم را در نظر بگیریم. در اینجا ، کادمیوم الکترود آند یا منفی است. در طی اکسیداسیون در آند کادمیوم آند با OH – یون واکنش می یابد و دو الکترون آزاد می کند و به هیدروکسید کادمیوم تبدیل می شود.
کاتد این باتری از نیکل اکسی هیدروکسید یا به سادگی اکسید نیکل ساخته شده است. در کاتد ، واکنش کاهش صورت می گیرد و به دلیل این واکنش کاهش ، نیکل اکسی هیدروکسید با پذیرش الکترون ها به نیکل هیدروکسید تبدیل می شود.
در حین شارژ باتری ، منبع خارجی بر روی باتری اعمال می شود. ترمینال منفی منبع DC به صفحه منفی یا آند باتری متصل شده و ترمینال مثبت منبع به صفحه مثبت یا کاتد باتری وصل شده است.
اکنون به دلیل منبع خارجی ، الکترونها در آند تزریق می شوند. واکنش کاهش به جای کاتد در آند صورت می گیرد. در واقع در صورت تخلیه باتری ، واکنش کاهش در کاتد اتفاق می افتد. با توجه به این واکنش کاهش ، مواد آندی در هنگام تخلیه باتری ، الکترون ها را بازیابی کرده و به حالت قبلی خود باز می گردند.
از آنجا که ترمینال مثبت منبع DC به کاتد متصل است ، الکترونهای این الکترود توسط این ترمینال مثبت منبع DC جذب می شوند. در نتیجه واکنش اکسیداسیون در کاتد اتفاق می افتد و ماده کاتدی حالت قبلی خود را بدست می آورد(وقتی تخلیه نشده بود). این اصلی ترین پایه شارژ باتری است.
اکنون یک نمونه از سلول نیکل کادمیوم قابل شارژ را در نظر بگیرید. در حین شارژ باتری ، پایانه های منفی و مثبت منبع شارژر DC به الکترود منفی و مثبت باتری متصل می شوند. در اینجا در آند ، به دلیل وجود الکترونها از ترمینال منفی DC ، عمل کاهش اتفاق می یابد که به دلیل آن هیدروکسید کادمیوم دوباره به کادمیوم خام تبدیل می شود و یون های هیدروکسیدOH-)) را به الکترولیت آزاد می کند.
در کاتد یا الکترود مثبت ، به دلیل اکسیداسیون ، هیدروکسید نیکل می شود ، نیکل اکسی هیدروکسید نیک در محلول الکترولیت آب آزاد می کند.
در حین شارژ باتری ، باتری به حالت شارژ خود تبدیل شده ی می شود و آماده تخلیه باتری برای بعد است.
