Come vengono impostate le batterie?
Componenti di base:
Tutte le batterie, indipendentemente dal tipo, condividono componenti fondamentali:
* anodo (elettrodo negativo): È qui che si verifica l'ossidazione; Gli elettroni vengono rilasciati.
* catodo (elettrodo positivo): Questo è dove si verifica la riduzione; Gli elettroni sono accettati.
* Elettrolita: Questo è un conduttore ionico (di solito un liquido, un gel o un solido) che consente agli ioni di spostarsi tra l'anodo e il catodo, completando il circuito.
* Separatore: (Spesso presente) Una membrana porosa che separa fisicamente l'anodo e il catodo, impedendo il contatto diretto pur consentendo il flusso ionico. Questo impedisce i cortometraggi.
* Collezionisti attuali: Queste sono in genere strutture metalliche (come rame o alluminio) che forniscono un percorso per gli elettroni per fluire dall'anodo e nel catodo in un circuito esterno.
Come sono disposti:
La disposizione varia in modo significativo in base al tipo di batteria e alla tensione e alla capacità desiderate:
* cella singola: La configurazione più semplice è una singola cella elettrochimica, con un anodo, un catodo e un elettrolita. Ciò fornisce una tensione specifica (ad es. Circa 1,5 V per una cella alcalina).
* Connessione serie: Per aumentare la tensione, più celle sono collegate in serie. Il terminale positivo di una cella è collegato al terminale negativo del successivo. La tensione totale è la somma delle singole tensioni delle celle (ad es. 4 x 1,5 V celle =6V).
* Connessione parallela: Per aumentare la capacità (per quanto tempo la batteria può fornire energia), più celle sono collegate in parallelo. I terminali positivi di tutte le celle sono collegati tra loro e i terminali negativi sono collegati tra loro. La tensione rimane la stessa di una singola cella, ma la capacità totale è la somma delle singole capacità cellulari.
* Serie-Parallel Connection: Per una maggiore tensione e capacità, è possibile utilizzare una combinazione di serie e connessioni parallele. Questo è comune nei pacchi batteria più grandi, come quelli nei veicoli elettrici. Ad esempio, una batteria da 12 V potrebbe essere fatta con 6 celle X 2V collegate in serie, oppure potrebbe avere due pacchetti a 6 cellule collegati in parallelo.
imballaggio a batteria:
Le singole cellule o moduli sono in genere ospitate in un involucro protettivo. Questo involucro fornisce protezione meccanica, impedisce la perdita di elettroliti e facilita i collegamenti a circuiti esterni. Il design e i materiali dell'involucro variano in modo significativo a seconda della dimensione della batteria, del tipo e dell'applicazione.
Esempi specifici:
* Batterie alcaline: Queste sono in genere singole celle con anodo di zinco e catodo di biossido di manganese.
* Batterie agli ioni di litio: Questi sono più complessi, generalmente costituiti da più celle collegate in serie e/o parallele, confezionate all'interno di un pacco batteria più grande con un sistema di gestione della batteria (BMS) per monitorare la tensione, la corrente, la temperatura e prevenire sovraccarico/scarico.
* Batterie di piombo-acido: Questi spesso consistono in più celle (di solito sei per una batteria da 12 V) collegate in serie, con piastre di piombo immerse nell'elettrolita di acido solforico.
In breve, la configurazione di una batteria è una disposizione attentamente ingegnerizzata di elettrodi, elettroliti, separatori e collezionisti di corrente, spesso combinati in serie e/o paralleli per raggiungere la tensione e la capacità desiderate, tutte racchiuse in un involucro protettivo. La configurazione esatta dipende fortemente dalla composizione chimica e dall'applicazione prevista.