La Batteria Elettrica
Una batteria elettrica è un dispositivo che converte l’energia chimica accumulata in energia elettrica attraverso un processo elettrochimico. Questo processo fornisce una forza elettromotrice che consente la circolazione di corrente nei circuiti elettrici ed elettronici. Una batteria tipica è composta da una o più celle voltaiche. L’energia chimica può essere immagazzinata, ad esempio, in metalli ad alta energia come lo Zinco (Zn) o il Litio (Li), i quali non sono stabilizzati dal legame con elettroni d, a differenza dei metalli di transizione.
Principio di Funzionamento
Il principio fondamentale in una cella elettrochimica è basato sulle reazioni spontanee di ossido-riduzione che si verificano in due elettrodi separati da un elettrolita, una sostanza conduttiva ionica e isolante elettrica. Nella batteria, la reazione redox è progettata in modo che avvenga solo quando gli elettroni si muovono attraverso la parte esterna del circuito. La tensione delle batterie elettriche è generata dalla differenza di potenziale dei materiali che compongono gli elettrodi positivi e negativi nella reazione elettrochimica.
Composizione della Batteria
Le batterie sono realizzate con una vasta gamma di materiali, risultando in diverse capacità e comportamenti. Ad esempio, la batteria alcalina è composta da cinque parti principali:
Collettore di corrente interno (perno)
Anodo, il cui materiale attivo è lo Zn.
Separatore, una membrana permeabile tra anodo e catodo.
Catodo, con diossido di manganese (MnO2) come materiale attivo.
Elettrolita, generalmente idrossido di potassio acquoso.
Caratteristiche delle Batterie Elettriche
Per confrontare e comprendere le capacità di ogni batteria, si considerano vari parametri:
Tensione della Cella: Determinata dalla differenza di potenziale dei materiali degli elettrodi.
Tensione di Taglio: La tensione minima consentita, definisce lo stato “vuoto” della batteria.
Capacità: La capacità coulombica totale disponibile quando la batteria si scarica a una corrente specifica.
Tasso di Autodiscarica: Le batterie si scaricano gradualmente anche quando non sono connesse.
Profondità di Scarica: Indica quanta energia è stata prelevata dalla batteria rispetto alla sua capacità totale.
Stato di Carica: La quantità di carica rimanente nella batteria rispetto ai suoi stati “pieno” e “vuoto”.
Tipi di Batterie
Esistono diverse tipologie di batterie, sia primarie (non ricaricabili) che secondarie (ricaricabili), ognuna con specifiche chimiche e applicazioni. Alcuni esempi includono:
Batterie primarie: alcaline, al litio, a zinco-carbone.
Batterie secondarie: agli ioni di litio, al piombo-acido, NiMH.
Domande Frequenti
Che differenza c’è tra batterie primarie e secondarie?
Le batterie primarie sono progettate per essere usate una volta e poi scartate, mentre le batterie secondarie possono essere ricaricate e riutilizzate.
Perché le batterie alcaline hanno una tensione di 1,5V e quelle ricaricabili 1,2V?
È dovuto alla loro diversa chimica. Le batterie alcaline hanno una tensione che diminuisce con l’uso, mentre quelle ricaricabili mantengono una tensione più uniforme durante l’uso.
Perché le batterie perdono liquido?
Le batterie alcaline possono perdere idrossido di potassio a causa della generazione di gas idrogeno durante la scarica. Se lasciate inutilizzate per lungo tempo, l’accumulo di gas può rompere il guscio e causare perdite.
Fonte: wikipedia.org
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