Collettori di Corrente nelle Batterie
I collettori di corrente o di carica sono componenti essenziali delle batterie, incaricati di trasferire il flusso di elettroni dagli elettrodi a un circuito esterno. Esistono vari tipi di collettori di corrente: rete metallica, schiuma e lamina. Per ridurre le dimensioni complessive e migliorare la capacità volumetrica delle celle, si preferiscono lamine metalliche sottili e leggere. I collettori di corrente, pur essendo un volume elettrochimicamente inattivo nella cella, formano il substrato su cui vengono applicati i materiali elettrochimicamente attivi.
Materiali attivi vengono applicati sui sottili collettori di corrente con un agente conduttore e un legante adesivo. Pertanto, i collettori di corrente dovrebbero possedere un’alta conduttività elettrica per ridurre la resistenza della cella, nonché stabilità chimica in contatto con l’elettrolita liquido durante la finestra di tensione operativa degli elettrodi.
Composizione delle Batterie
Le batterie sono composte da una vasta gamma di materiali, risultando in diverse capacità e comportamenti nella funzionalità della batteria. I materiali più comuni sono piombo, nichel, zinco e litio, ciascuno con diverse uscite e specifici per alcuni scopi differenti in base alle esigenze. Molti tipi di celle elettrochimiche sono stati prodotti, con vari processi chimici e design, tra cui celle galvaniche, celle elettrolitiche, celle a combustibile, celle a flusso e pile voltaiche.
Una cella umida ha un elettrolita liquido. Altri nomi sono cella sommersa, poiché il liquido copre tutte le parti interne, o cella ventilata, poiché i gas prodotti durante il funzionamento possono sfuggire all’aria. Le celle umide sono state il precursore delle celle a secco e sono comunemente usate come strumento didattico per l’elettrochimica. Una cella a secco utilizza un elettrolita in pasta con solo abbastanza umidità per consentire il flusso di corrente. A differenza di una cella umida, una cella a secco può funzionare in qualsiasi orientamento senza versamenti, in quanto non contiene liquidi liberi, rendendola adatta per attrezzature portatili.
La composizione chimica e materiale delle batterie determina le loro dimensioni, formato e prestazioni complessive. Pertanto, ogni batteria ha una composizione diversa. Tuttavia, la maggior parte delle batterie ha alcuni componenti comuni, sebbene la loro composizione materiale possa variare.
Componenti di una Batteria
Catodo. Il catodo è l’elettrodo positivo o ossidante che acquisisce elettroni dal circuito esterno e si riduce durante la reazione elettrochimica. Nel caso delle batterie al litio, i materiali del catodo sono generalmente costituiti da LiCoO2 o LiMn2O4.
Anodo. L’anodo è l’elettrodo negativo o riducente che rilascia elettroni al circuito esterno e si ossida durante una reazione elettrochimica. Uno dei materiali anodici più comuni utilizzati oggi è il grafite litiatato, LixC6, composto da fogli di grafite intercalati con litio.
Elettrolita. Un elettrolita è un mezzo contenente ioni che sono elettricamente conduttivi attraverso il movimento di tali ioni, ma non conducono elettroni. L’elettrolita della batteria è una soluzione all’interno delle batterie. A seconda del tipo di batteria, può essere una sostanza liquida o simile a una pasta.
Separatore. Un separatore è una membrana permeabile posta tra l’anodo e il catodo di una batteria. La funzione principale di un separatore è quella di tenere separati i due elettrodi per prevenire cortocircuiti elettrici, consentendo allo stesso tempo il trasporto dei portatori di carica ionica necessari per chiudere il circuito durante il passaggio di corrente in una cella elettrochimica.
Collettori di Corrente. I collettori di corrente sono il componente della batteria responsabile del trasferimento del flusso di elettroni dagli elettrodi a un circuito esterno. Diverse tipologie di collettori di corrente sono disponibili: rete metallica, schiuma e lamina.
La batteria alcalina è composta da cinque parti: collettore di corrente interno (perno), anodo, separatore, catodo ed elettrolita, e collettore di corrente esterno (lattina).
