Come funziona una cella ricaricabile?
1. Ricarica:quando una fonte di alimentazione esterna, come un caricabatterie, è collegata alla cella, viene fornita energia elettrica. La tensione applicata provoca una reazione chimica all'interno della cella.
2. Reazioni anodiche e catodiche:
- Durante la carica, il terminale positivo (catodo) attrae gli ioni positivi (cationi) e il terminale negativo (anodo) attrae gli ioni negativi (anioni) dall'elettrolita.
- All'anodo:gli atomi di metallo (ad esempio il litio nelle batterie agli ioni di litio) si ossidano, perdono elettroni e diventano ioni con carica positiva (ioni di litio). Questi ioni si muovono verso il catodo.
- Al catodo:gli ioni caricati positivamente dell'anodo si combinano con il materiale presente nel catodo, acquistando elettroni e diventando atomi neutri.
3. Elettrolita:
- L'elettrolita è un mezzo, solitamente liquido o gel, che consente il movimento degli ioni tra l'anodo e il catodo. Facilita il flusso degli ioni senza consentire la miscelazione diretta dei materiali dell'anodo e del catodo.
4. Formazione di legami chimici:
- Durante la carica si formano legami chimici tra il materiale del catodo e gli ioni intercalati (ad es. ioni di litio nelle batterie agli ioni di litio). Questo processo immagazzina l'energia elettrica come energia chimica all'interno della cellula.
5. Scarica:
- Quando la cella è collegata a un dispositivo o carico esterno che richiede alimentazione, l'energia chimica immagazzinata nella cella viene rilasciata.
- Si verifica l'inverso del processo di ricarica. Gli atomi di metallo all'anodo acquistano elettroni, diventando neutri, mentre il materiale al catodo rilascia ioni e accetta elettroni.
- Il movimento di ioni ed elettroni genera una corrente elettrica che scorre attraverso il circuito esterno, alimentando il dispositivo.
6. Ricarica:
- Quando l'energia chimica della cella è esaurita, è possibile ricaricarla collegandola nuovamente ad una fonte di alimentazione. Il processo di carica ripristina la composizione chimica originaria della cella, preparandola per un altro ciclo di scarica.
Le celle ricaricabili possono passare attraverso più cicli di carica e scarica, rendendole fonti riutilizzabili di energia elettrica. Tuttavia, l’efficienza e la durata delle celle ricaricabili dipendono da fattori quali la chimica delle celle, le condizioni di ricarica e i modelli di utilizzo.