{"id":81156,"date":"2024-01-14T13:09:47","date_gmt":"2024-01-14T13:09:47","guid":{"rendered":"https:\/\/www.electricity-magnetism.org\/batteria-al-nichel-cadmio-come-funziona-reazione-anodo-catodo-ed-elettrolita\/"},"modified":"2024-01-23T12:15:42","modified_gmt":"2024-01-23T12:15:42","slug":"batteria-al-nichel-cadmio-come-funziona-reazione-anodo-catodo-ed-elettrolita","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.electricity-magnetism.org\/it\/batteria-al-nichel-cadmio-come-funziona-reazione-anodo-catodo-ed-elettrolita\/","title":{"rendered":"Batteria al nichel-cadmio: come funziona | Reazione, anodo, catodo ed elettrolita"},"content":{"rendered":"<h2>Batteria al Nichel-Cadmio: Funzionamento e Caratteristiche<\/h2>\n<h2>Introduzione<\/h2>\n<p>La batteria al nichel-cadmio (Ni-Cd), una tipologia di batteria secondaria, utilizza idrossido di nichel Ni(O)(OH) come catodo e cadmio metallico come anodo. Il suo acronimo, Ni-Cd, deriva dai simboli chimici del nichel (Ni) e del cadmio (Cd). Questa batteria si distingue per la bassa impedenza interna, che le conferisce elevate capacit\u00e0 di potenza, ma una capacit\u00e0 di immagazzinamento energetico inferiore rispetto ad altri sistemi di batterie. Nota per la sua lunga durata e la capacit\u00e0 di ricarica rapida, la Ni-Cd pu\u00f2 per\u00f2 soffrire di depressione di tensione o effetto memoria, che riduce la tensione massima di carica e di conseguenza la capacit\u00e0 energetica se scaricata superficialmente con continuit\u00e0.<\/p>\n<h2>Impieghi e Limitazioni<\/h2>\n<p>Nonostante la sua efficienza, il principale svantaggio della batteria Ni-Cd \u00e8 il contenuto di cadmio, un metallo estremamente tossico. Ci\u00f2 rende la Ni-Cd meno adatta come sistema di batteria moderno. Oggi, le applicazioni delle batterie al nichel-cadmio si trovano in dispositivi portatili di piccole dimensioni come attrezzi elettrici, giocattoli, illuminazione di emergenza, strumentazione medica o prodotti industriali portatili. Il loro costo \u00e8 conveniente per applicazioni a bassa potenza, ma da tre a quattro volte pi\u00f9 elevato rispetto alle batterie al piombo-acido per la stessa capacit\u00e0.<\/p>\n<h2>Chimica della Batteria al Nichel-Cadmio<\/h2>\n<p>Una cella Ni-Cd completamente carica contiene:<\/p>\n<ul>\n<li>Catodo: una piastra positiva di idrossido di nichel(III)<\/li>\n<li>Anodo: una piastra negativa di cadmio<\/li>\n<li>Separatore<\/li>\n<li>Elettrolita: un elettrolita alcalino (idrossido di potassio, KOH)<\/li>\n<\/ul>\n<p>Le batterie Ni-Cd sono generalmente dotate di un involucro metallico con una piastra di sigillatura e una valvola di sicurezza auto-sigillante. Le piastre positive e negative, isolate tra loro dal separatore, sono arrotolate a spirale all&#8217;interno dell&#8217;involucro. Questo design, noto come &#8220;a rotolo di gelatina&#8221;, consente alla cella Ni-Cd di fornire una corrente massima molto pi\u00f9 elevata rispetto a una cella alcalina di dimensioni equivalenti.<\/p>\n<h2>Reazioni Chimiche e Ciclo di Carica\/Scarica<\/h2>\n<p>Nello stato scarico, l&#8217;elettrodo positivo \u00e8 composto da idrossido di nichel, modificato per soddisfare i requisiti della batteria, e grafite come mezzo conduttivo. Il nichel oscilla tra due stati di ossidazione durante la carica e la scarica;<br \/>\nalla carica, l&#8217;idrossido di nichel si trasforma in nichel ossiidrossido (NiOOH) secondo la reazione:<\/p>\n<pre>\n2Ni(OH)<sub>2<\/sub> + 2OH<sup>-<\/sup> \u2192 2NiOOH + 2H<sub>2<\/sub>O + 2e<sup>-<\/sup>\n<\/pre>\n<p>Durante la scarica, le reazioni all&#8217;elettrodo di ossido di nichel sono:<\/p>\n<pre>\n2NiOOH + 2H<sub>2<\/sub>O + 2e<sup>-<\/sup> \u2192 2Ni(OH)<sub>2<\/sub> + 2OH<sup>-<\/sup>\n<\/pre>\n<p>L&#8217;elettrodo negativo consiste in idrossido di cadmio, Cd(OH)<sub>2<\/sub>, che si riduce a cadmio metallico durante la carica. La reazione si inverte durante il processo di scarica, modificando lo stato di ossidazione del cadmio da 0 a 2+, rilasciando due elettroni per ogni atomo di cadmio che partecipa alla reazione. Ecco la reazione per l&#8217;anodo durante la carica:<\/p>\n<pre>\nCd(OH)<sub>2<\/sub> + 2e<sup>-<\/sup> \u2192 Cd + 2OH<sup>-<\/sup>\n<\/pre>\n<p>Le reazioni chimiche all&#8217;elettrodo di cadmio durante la scarica sono:<\/p>\n<pre>\nCd + 2OH<sup>-<\/sup> \u2192 Cd(OH)<sub>2<\/sub> + 2e<sup>-<\/sup>\n<\/pre>\n<p>La reazione complessiva durante la scarica \u00e8:<\/p>\n<pre>\n2NiOOH + Cd + 2H<sub>2<\/sub>O \u2192 2Ni(OH)<sub>2<\/sub> + Cd(OH)<sub>2<\/sub>\n<\/pre>\n<h2>Considerazioni Ambientali e di Sicurezza<\/h2>\n<p>Il cadmio \u00e8 un metallo piuttosto pericoloso, pertanto esistono una serie di normative e linee guida su come gestirlo, imposte sia dai governi di tutto il mondo che dall&#8217;Unione Europea. L&#8217;elettrolita funge da portatore di carica ionica nelle batterie e, per le batterie Ni-Cd, consiste principalmente in idrossido di potassio concentrato (KOH), ma pu\u00f2 anche includere aggiunte di idrossido di sodio (NaOH) e idrossido di litio (LiOH).<\/p>\n<h2>Conclusioni<\/h2>\n<p>Le batterie al nichel-cadmio, nonostante le loro prestazioni elevate in termini di potenza e durata, sono limitate dall&#8217;impatto ambientale negativo dovuto al contenuto di cadmio. La loro applicazione rimane quindi confinata a specifici settori in cui le loro caratteristiche uniche sono particolarmente vantaggiose.<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.electricity-magnetism.org\/wp-content\/uploads\/2022\/09\/NiCd-battery-principle-of-operation.png\" alt=\"Nickel-cadmium Battery - How it works\" \/><\/p>\n<div style=\"text-align: center; font-size: 20px;\">\n    <a href=\"https:\/\/www.electricity-magnetism.org\/electric-battery\/nickel-cadmium-battery-how-it-works\/\">Original Article<\/a>\n<\/div>\n<p>&nbsp;<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>L&#8217;elettrodo negativo \u00e8 costituito da idrossido di cadmio, Cd(OH)2, che viene ridotto a cadmio metallico durante la carica. 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