Cosa viene mantenuto tra i morsetti della batteria? Tensione (differenza di potenziale)
Tra i due morsetti di qualsiasi cella elettrochimica—che sia una stilo alcalina, una batteria al piombo 12V o una borsa Li-ion—viene mantenuta una differenza di potenziale (tensione). Questa è la definizione fondamentale di batteria: un dispositivo che sostiene un gradiente di potenziale elettrostatico tra i suoi morsetti tramite forze elettrochimiche interne.
L'origine elettrochimica
All'interno della cella, due elettrodi diversi (anodo e catodo) entrano in contatto con un elettrolita. Reazioni redox sulla superficie di ciascun elettrodo creano una differenza di potenziale elettrochimico (differenza di livello di Fermi). A circuito aperto, i tassi di reazione si bilanciano, stabilendo una tensione a stato stazionario (Open Circuit Voltage, OCV) caratteristica della chimica:
- Alcalina (Zn/MnO₂): ~1,55 V
- Li-ion (Grafite/NMC): ~3,6–3,7 V nominale (4,2 V max)
- Piombo-acido (Pb/PbO₂): ~2,1 V per cella (12,6 V per cella 6)
- NiMH: ~1,2 V
Tensione vs Corrente
La batteria mantiene la tensione (energia potenziale per unità di carica). Non mantiene la corrente. La corrente (I) scorre solo quando un circuito esterno collega i morsetti, e la sua entità è determinata dalla Legge di Ohm: I = V / (R_interna + R_carico). Mentre la batteria si scarica, i reagenti si esauriscono, l'OCV scende e la resistenza interna aumenta—riducendo entrambi la tensione del morsetto sotto carico.
Analogia: Torre dell'acqua
Tensione = pressione dell'acqua (differenza di altezza). Corrente = portata. Batteria = torre + pompa che mantiene l'altezza. Una torre più alta (tensione maggiore) può spingere l'acqua attraverso un tubo più stretto (maggiore resistenza). La torre mantiene la pressione; il tubo determina il flusso.
Pertanto, una batteria è una sorgente di tensione (approssimativamente), non una sorgente di corrente. La sua tensione di morsetto è la quantità preservata; la corrente è la conseguenza del carico collegato.