A configuração de uma bateria depende fortemente do seu tipo (por exemplo, alcalina, íons de lítio, chumbo-ácido) e sua aplicação pretendida. No entanto, existem alguns princípios subjacentes comuns:
Componentes básicos: Todas as baterias, independentemente do tipo, compartilham componentes fundamentais:
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ânodo (eletrodo negativo): É aqui que ocorre a oxidação; Os elétrons são liberados.
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Catodo (eletrodo positivo): É aqui que ocorre redução; Os elétrons são aceitos.
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eletrólito: Este é um condutor iônico (geralmente um líquido, gel ou sólido) que permite que os íons se movam entre o ânodo e o cátodo, completando o circuito.
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separador: (Frequentemente presente) Uma membrana porosa que separa fisicamente o ânodo e o cátodo, impedindo o contato direto enquanto ainda permite o fluxo de íons. Isso impede curtos circuitos.
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Colecionadores atuais: Normalmente, são estruturas metálicas (como cobre ou alumínio) que fornecem uma via para os elétrons fluem para fora do ânodo e no cátodo em um circuito externo.
Como eles estão organizados: O arranjo varia significativamente com base no tipo de bateria e na tensão e capacidade desejadas:
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célula única: A configuração mais simples é uma única célula eletroquímica, com um ânodo, um cátodo e um eletrólito. Isso fornece uma tensão específica (por exemplo, cerca de 1,5V para uma célula alcalina).
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Conexão da série: Para aumentar a tensão, várias células são conectadas em série. O terminal positivo de uma célula é conectado ao terminal negativo da próxima. A tensão total é a soma das tensões celulares individuais (por exemplo, células 4 x 1,5V =6V).
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conexão paralela: Para aumentar a capacidade (quanto tempo a bateria pode fornecer energia), várias células são conectadas em paralelo. Os terminais positivos de todas as células são conectados e os terminais negativos são conectados. A tensão permanece a mesma que uma única célula, mas a capacidade total é a soma das capacidades celulares individuais.
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Conexão paralela da série: Para maior tensão e capacidade, pode ser usada uma combinação de séries e conexões paralelas. Isso é comum em baterias maiores, como as de veículos elétricos. Por exemplo, uma bateria de 12V pode ser feita de células de 6 x 2V conectadas em série, ou pode ter dois pacotes de 6 células conectados em paralelo.
embalagem da bateria: As células ou módulos individuais são normalmente alojados em um invólucro protetor. Esse invólucro fornece proteção mecânica, impede o vazamento de eletrólitos e facilita as conexões com os circuitos externos. O projeto e os materiais do invólucro variam significativamente, dependendo do tamanho, tipo e aplicação da bateria.
Exemplos específicos: *
baterias alcalinas: Normalmente, são células únicas com ânodo de zinco e cátodo de dióxido de manganês.
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baterias de íons de lítio: Estes são mais complexos, geralmente consistindo em várias células conectadas em série e/ou paralelas, embaladas em uma bateria maior com um sistema de gerenciamento de bateria (BMS) para monitorar a tensão, corrente, temperatura e evitar sobrecarga/descarga.
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baterias de chumbo-ácido: Geralmente, consistem em múltiplas células (geralmente seis para uma bateria de 12V) conectadas em série, com placas de chumbo imersas em eletrólito de ácido sulfúrico.
Em resumo, a configuração de uma bateria é um arranjo cuidadosamente projetado de eletrodos, eletrólitos, separadores e colecionadores de corrente, geralmente combinados em série e/ou paralelos para atingir a tensão e a capacidade desejadas, todas encerradas em um invólucro protetor. A configuração exata depende muito da composição química e da aplicação pretendida.
