Una batteria è un dispositivo elettrochimico che produce energia elettrica corrente continua. Una batteria ricaricabile è chiamata una batteria cella secondaria; tipi ricaricabili sono chiamati batterie cellula primaria. Indipendentemente dal tipo di batteria, batterie utilizzano una reazione chimica controllata per produrre energia elettrica. Tuttavia, i materiali utilizzati sono diversi a seconda di quanta energia è necessaria e per quanto tempo un periodo di tempo.
Reazioni chimiche producono elettricità
Una batteria è composta da tre parti fondamentali: due elettrodi fatti di materiali dissimili e dell'elettrolito. Quando gli elettrodi sono esposti all'elettrolita, viene creata una tensione differenziale tra gli elettrodi. Questa tensione differenziale continuerà ad esistere fino a quando i materiali di elettrodo si combinano chimicamente con l'elettrolita per formare un nuovo composto chimico. Ad esempio, se l'elettrodo di piombo in una batteria piombo-acido si combina con la soluzione di acido solforico, l'elettrodo di piombo sarà diventato rivestito con cristalli di solfato di piombo. Questo processo è anche noto come scaricando la batteria.
Batterie alcaline
Batterie alcaline contengono due elettrodi. Un elettrodo è costituito da biossido di manganese; l'altra è fatta di zinco. Questi elettrodi sono posizionati in un elettrolita idrossido di potassio. Batterie alcaline standard sono considerate primari, o ricaricabili, celle.
Batterie al piombo-acido
Una batteria piombo-acido contiene due elettrodi: uno fatto di piombo, l'altro è fatto di ossido di piombo. Batterie al piombo contengono una miscela di elettroliti di acido solforico 36 per cento e il 64 per cento di acqua distillata.
Il processo elettrochimico che gli elettrodi si trasforma in solfato di piombo può essere invertito. Questo processo è chiamato ricarica. Batterie al piombo sono secondari, o ricaricabili, celle. Una batteria può essere ricaricata mediante l'applicazione di una tensione differenziale uguale o leggermente più che la tensione della batteria per gli elettrodi della batteria. Ad esempio, quando una batteria piombo-acido è utilizzata in un'applicazione automobilistica, un alternatore automobilistico ricarica la batteria applicando tra 13,5 e 14,4 volt attraverso gli elettrodi della batteria. Questo processo si rompe i cristalli di solfato di piombo e ricostituisce l'elettrolita sia gli elettrodi precedentemente solfonati.
Nichel-cadmio e nichel-metallo-idruro
Nichel-cadmio e nichel-metallo-idruro è due tipi di cellule secondarie disponibili per elettrodomestici. Entrambe le batterie contengono un anodo a base di nichel e un elettrolita alcalino. Tuttavia, queste batterie operano con tensioni diverse e si comportano diversamente quando ricaricate.
Batterie al nichel-cadmio contengono un catodo di cadmio e a volte esibiscono un fenomeno chiamato "effetto memoria". Quando una batteria al nichel-cadmio è regolarmente ricaricata senza essere completamente scarica, la batteria manterrà alla fine solo una carica parziale. Una batteria al nichel-cadmio inoltre funziona a una tensione diversa (1,2 volt per batterie AA, AAA, C o D-cell; 7,2 volt per una batteria "9V") rispetto alle batterie alcaline e nickel-metal-hydride equivalente.
Nichel-metallo-idruro inoltre esibisce effetto memoria in misura minore rispetto alle batterie al nichel-cadmio e può essere usato come una sostituzione diretta per batterie alcaline.