شارژ باتری و تخلیه باتری

شارژ باتری و تخلیه باتری (شارژ و دشارژ باتری)

قبل از اینکه به تفصیل در مورد این موضوع یعنی شارژ و تخلیه باتری بپردازیم ، ابتدا سعی خواهیم کرد که بفهمیم اکسیداسیون و کاهش چیست. زیرا باتری به دلیل واکنش های اکسیداسیون و کاهش ، باتری شارژ و دشارژمی‌شود.

برای درک نظریه اکسیداسیون و کاهش‌می‌توانیم مستقیماً به نمونه ای از واکنش شیمیایی برویم. بگذارید واکنش بین فلز روی و کلر را در نظر‌بگیریم.

در واکنش بالا روی Z_n) )ابتدا دو الکترون را از دست می‌دهد و به یون های مثبت‌تبدیل‌می‌شود.

در اینجا ، هر اتم کلر یک الکترون را می پذیرد و به یون منفی تبدیل‌می‌شود.

اکنون ، این دو یون متضاد با هم ترکیب‌می‌شوند و کلرید روی را تشکیل می‌دهند Z_nCl₂))

در این واکنش وقتی روی الکترونها را از دست‌می‌دهد ، اکسیده می شود و کلر الکترون ها را می‌پذیرد ، از این رو کاهش می‌یابد.

همانطور که وقتی یک اتم الکترون را ازدست‌می‌دهد ، عدد اکسیداسیون آن افزایش می‌یابد. در مثال ما عدد اکسیداسیون روی 2+ از 0می‌شود. با افزایش تعداد اکسیداسیون ، این قسمت از واکنش به عنوان واکنش اکسیداسیون‌ گفته‌می‌شود. از طرف دیگر، هنگامی که یک اتم الکترون را قبول‌می‌کند ، عدد اکسیداسیون منفی افزایش‌می‌یابد ،بدین معنی که تعداد اکسید اتم با توجه به مرجع صفر کاهش‌می‌یابد. از آنجا که تعداد اکسیداسیون کاهش‌می‌یابد ، این قسمت از واکنش کاهش‌می‌یابد.

============================

تخلیه باتری

در باتری دو الکترود غوطه ور در یک الکترولیت وجوددارد. هنگامی‌که یک بار خارجی به این دو الکترود وصل‌می‌شود ، واکنش اکسیداسیون در یک الکترود شروع‌می‌شود و درهمان زمان کاهش در الکترودهای‌دیگر رخ‌می‌دهد.

الکترود ، جایی که اکسیداسیون صورت‌می‌گیرد ، تعداد الکترون‌هاافزایش می‌یابد. از این الکترود به عنوان الکترود منفی یا آند یاد‌می‌شود.

ازطرف دیگر در هنگام تخلیه باتری ، الکترود دیگر در واکنش کاهش شرکت می‌کند. این الکترود به عنوان کاتد نامیده می‌شود. الکترونهایی که در آند هستند ، از طریق بار خارجی به کاتد جریان می یابند. در کاتد این الکترونها پذیرفته می‌شوند ، بدین معنی که ماده کاتدی در واکنش، کاهش شرکت می‌کند.

اکنون محصولات واکنش اکسیداسیون در آند یون های مثبت یا کاتیون‌هستند ، که از طریق الکترولیت به کاتد منتقل‌می‌شوند و درهمان زمان ، محصولات واکنش کاهش در کاتد یون های منفی یا آنیون ها هستند که از طریق الکترولیت به آند می‌روند.

بگذارید مثالی عملی برای نشان دادن تخلیه باتری درنظربگیریم. بیایید یک سلول نیکل کادمیوم را در نظربگیریم. در اینجا ، کادمیوم الکترود آند یا منفی‌است. در طی اکسیداسیون در آند کادمیوم آند با OH – یون واکنش می‌یابد و دو الکترون آزاد‌می‌کند و به هیدروکسید کادمیوم تبدیل‌می‌شود.

کاتد این باتری از نیکل اکسی هیدروکسید یا به سادگی اکسید نیکل ساخته شده‌است. در کاتد ، واکنش کاهش صورت می‌گیرد و به دلیل این واکنش کاهش ، نیکل اکسی هیدروکسید با پذیرش الکترون ها به نیکل هیدروکسید تبدیل‌می‌شود.

============================

شارژ باتری

در حین شارژ باتری ، منبع خارجی بر روی باتری اعمال می‌شود. ترمینال منفی منبع DC به صفحه منفی یا آند باتری متصل‌شده و ترمینال مثبت منبع به صفحه مثبت یا کاتد باتری وصل شده‌است.

اکنون به دلیل منبع خارجی ، الکترونها در آند تزریق می شوند. واکنش کاهش به جای کاتد در آند صورت می گیرد. در واقع در صورت تخلیه باتری ، واکنش کاهش در کاتد اتفاق می افتد. با توجه به این واکنش کاهش ، مواد آندی در هنگام تخلیه باتری ، الکترون ها را بازیابی کرده و به حالت قبلی خود باز‌می‌گردند.

از آنجا که ترمینال مثبت منبع DC به کاتد متصل است ، الکترونهای این الکترود توسط این ترمینال مثبت منبع DC جذب می شوند. در نتیجه واکنش اکسیداسیون در کاتد اتفاق می افتد و ماده کاتدی حالت قبلی خود را بدست می آورد(وقتی تخلیه نشده بود). این اصلی ترین پایه شارژ باتری‌است.

اکنون یک نمونه از سلول نیکل کادمیوم قابل شارژ را در نظر‌بگیرید. در حین شارژ باتری ، پایانه های منفی و مثبت منبع شارژر DC به الکترود منفی و مثبت باتری متصل‌می‌شوند. در اینجا در آند ، به دلیل وجود الکترونها از ترمینال منفی DC ، عمل کاهش اتفاق می یابد که به دلیل آن هیدروکسید کادمیوم دوباره به کادمیوم خام تبدیل می‌شود و یون های هیدروکسیدOH-)) را به الکترولیت آزاد می‌کند.