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Come funzionano le batterie (ricaricabili)?

Anche se le batterie ricaricabili erano state inventate oltre cento anni fa, non è da molto che vengono utilizzate. Attualmente, le batterie ricaricabili si intrecciano con la nostra quo-tidianità: dispositivi portatili ed elettrodomestici hanno riscontrato un enorme successo. Ma come funzionano le batterie ricaricabili? Quale funzione svolge un carica-batterie? In questo articolo, andremo ad esplorare i principi fondamentali del funziona-mento della batteria (ricaricabile).

Un po’ di chimica

Come sempre, una batteria è formata da atomi. Un atomo è costituito da tre tipi di par-ticelle:

  • protoni (positivo)
  • elettroni (negativo)
  • neutroni

In teoria, la carica è uniforme: la quantità di particelle negative e positive è la stessa. Rimuovendo un elettrone (ad es. una particella negativa) l’atomo diventa positivo e vice-versa. Poiché gli atomi tendono a rimanere neutrali, cercheranno altri atomi per scambiare elettroni al fine di ripristinare il loro equilibrio. Questo scambio o “flusso” di elettroni crea una corrente di elettricità.

Anodo, elettrolita e catodo

Il processo di scambio di elettroni avviene anche nelle batterie. Ogni batteria è costitui-ta da tre parti: un anodo, un elettrolita e un catodo. Tuttavia, tipi di batterie diverse utiliz-zano sostanze chimiche diverse per creare queste parti.

In una batteria carica, l’anodo è negativo e il catodo è positivo. Perché? L’anodo con-tiene un eccesso di elettroni (negativi), mentre nel catodo vi è assenza di elettroni. Natu-ralmente, l’anodo vorrebbe perdere qualcuno dei suoi elettroni, passando quelli in eccesso al catodo.

Aggiungendo un terzo elemento, il separatore con l’elettrolita, è possibile controllare il flusso e creare una batteria. Il separatore agisce da barriera all’interno della cella fra l’anodo e il catodo. Consente a una corrente elettrica di fluire solo quando la batteria è connessa ad un dispositivo.

Come funzionano le batterie ricaricabili

Tutte le batterie funzionano in questo modo: gli elettroni passano da un anodo a un catodo fino a quando l’anodo non ha più elettroni. Pertanto, la batteria viene considerata scarica o “morta”.

Questa rappresenta la fine per le batterie primarie. Con le batterie secondarie o ricari-cabili, un caricatore può invertire il flusso e come tale ripristina l’eccesso iniziale di elettro-ni nell’anodo, così facendo ha pertanto creato quella che noi chiamiamo batteria cari-ca.

La possibilità di invertire questa reazione dipende dal tipo ti sostanze chimiche utiliz-zate all’interno della batteria. Le batterie alcaline, ad esempio, non sono concepite per con-sentire un’inversione di flusso. Ciò potrebbe essere potenzialmente pericoloso.

Una batteria NiMH (Nickel-Metal Hybride) consente un flusso inverso forzato per cen-tinaia, a volte migliaia di volte. Tuttavia, tale processo nel tempo causa danni alle sostanze chimiche. Pertanto, non è possibile ricaricare ed esaurire le batterie all’infinito: ad un certo punto, le sostanze chimiche si saranno degradate eccessivamente da non reggere più la carica.

Ulteriori approfondimenti

Come funzionano quindi le batterie ricaricabili con il passare del tempo? La du-rata di una batteria ricaricabile dipende dal produttore, dal tipo di batteria e dalle condizioni in cui viene utilizzata. Per ulteriori informazioni su come vengono prodotte le batterie NiMH, fare riferimento ad uno dei nostri precedenti articoli qui.