Hogyan működik az újratölthető cella?

Az újratölthető cellák, más néven másodlagos cellák vagy akkumulátorok, reverzibilis elektrokémiai reakciókon keresztül tárolják és felszabadítják az elektromos energiát. Íme egy általános magyarázat az újratölthető cellák működéséről:

1. Töltés:Amikor egy külső áramforrás, például töltő csatlakozik a cellához, elektromos energia kerül ellátásra. Az alkalmazott feszültség kémiai reakciót vált ki a cellán belül.

2. Anód és katód reakciók:

- A töltés során a pozitív pólus (katód) vonzza a pozitív ionokat (kationokat), a negatív pólus (anód) pedig a negatív ionokat (anionokat) az elektrolitból.

- Az anódnál:A fématomok (pl. lítium a lítium-ion akkumulátorokban) oxidálódnak, elektronokat veszítenek és pozitív töltésű ionokká (lítium-ionok) válnak. Ezek az ionok a katód felé mozognak.

- A katódon:Az anód pozitív töltésű ionjai a katódban lévő anyaggal egyesülve elektronokat nyernek és semleges atomokká válnak.

3. Elektrolit:

- Az elektrolit egy közeg, általában folyadék vagy gél, amely lehetővé teszi az ionok mozgását az anód és a katód között. Megkönnyíti az ionok áramlását anélkül, hogy lehetővé tenné az anód és a katód anyagok közvetlen keveredését.

4. Kémiai kötések kialakulása:

- A töltés során kémiai kötések jönnek létre a katód anyaga és az interkalált ionok között (pl. lítium-ion akkumulátorok lítium-ionjai). Ez a folyamat az elektromos energiát kémiai energiaként tárolja a sejtben.

5. Kisütés:

- Amikor a cellát egy külső eszközhöz vagy terheléshez csatlakoztatják, amely áramot igényel, a cellában tárolt kémiai energia felszabadul.

- A töltési folyamat fordítottja történik. Az anódon lévő fématomok elektronokat nyernek, semlegesekké válnak, míg a katódon lévő anyagok ionokat szabadítanak fel és elektronokat fogadnak be.

- Az ionok és elektronok mozgása elektromos áramot hoz létre, amely a külső áramkörön keresztül áramlik, és táplálja a készüléket.

6. Feltöltés:

- Amikor a cella kémiai energiája kimerült, újratölthető, ha ismét áramforráshoz csatlakoztatja. A töltési folyamat visszaállítja a cella eredeti kémiai összetételét, előkészítve azt egy újabb kisütési ciklusra.

Az újratölthető cellák több töltési és kisütési cikluson mennek keresztül, így újrafelhasználható elektromos energiaforrásokká válnak. Az újratölthető cellák hatékonysága és élettartama azonban olyan tényezőktől függ, mint a cellák kémiája, a töltési feltételek és a használati szokások.