Как работают аккумуляторные батареи и какие химические реакции происходят внутри них?

Аккумуляторные батареи, или просто аккумуляторы, являются перезаряжаемыми химическими источниками тока. Они состоят из двух электродов (анода и катода) и электролита, который служит для проведения ионов между электродами. В процессе работы аккумулятора происходят химические реакции, которые позволяют хранить и выделять электрическую энергию.

Когда аккумулятор заряжается, электрический ток подается на аккумулятор, и реакция начинается на обоих электродах:

1. На аноде происходит окисление материала анода. Отрицательно заряженные ионы из электролита присоединяются к материалу анода, освобождая электроны.

2. Электроны, освобожденные на аноде, перемещаются через внешнюю цепь и создают электрический ток, который может использоваться для питания устройств.

3. На катоде происходит восстановление материала катода. Положительно заряженные ионы из электролита реагируют с материалом катода, принимая электроны.

Когда аккумулятор разряжается, процесс обратный. Реакции на аноде и катоде изменяются, и электроны перемещаются от катода к аноду через внешнюю цепь, создавая электрический ток.

Важно отметить, что материалы анода и катода в аккумуляторе обычно выбираются таким образом, чтобы они могли многократно проходить через окислительно-восстановительные реакции без существенной деградации. Это позволяет аккумулятору быть перезаряжаемым и использоваться многократно.

Примером аккумуляторной батареи является литий-ионный аккумулятор, который широко используется в мобильных устройствах и электромобилях. В нем анодом служит графит, а катодом — соединение лития с другими элементами, такими как кобальт, никель или марганец. В ходе зарядки и разрядки происходят химические реакции между литием, электролитом и материалами электродов.