Dentro de uma bateria ocorrem vários processos fundamentais que permitem a conversão da energia química armazenada nos materiais da bateria em energia elétrica. Aqui está uma visão geral do que acontece dentro de uma bateria:
1.
Estado inicial: - Uma bateria consiste em dois eletrodos (ânodo e cátodo) separados por um eletrólito (líquido ou sólido).
- O ânodo (terminal negativo) tem maior tendência a ceder elétrons (potencial de oxidação), enquanto o cátodo (terminal positivo) tem maior tendência a aceitar elétrons (potencial de redução).
2.
Reações Químicas: - Quando a bateria é conectada a um circuito (uma carga), forma-se um circuito completo.
- A oxidação ocorre no ânodo:os átomos de metal no material do ânodo (por exemplo, zinco em uma bateria de zinco-carbono) perdem elétrons, tornando-se íons carregados positivamente (Zn2+).
- A redução ocorre no cátodo:íons positivos no material do cátodo (por exemplo, óxido de cobre (II) em uma bateria de zinco-carbono) ganham elétrons, tornando-se átomos metálicos neutros (Cu).
- Estas reações redox geram uma diferença de potencial elétrico entre os eletrodos.
3.
Fluxo de elétrons: - Os elétrons liberados durante a oxidação no ânodo viajam através do circuito externo até o cátodo, criando uma corrente elétrica.
- Dentro da bateria, íons carregados positivamente (cátions) movem-se através do eletrólito em direção ao cátodo, enquanto íons carregados negativamente (ânions) movem-se em direção ao ânodo para manter a neutralidade elétrica.
4.
Movimento Iônico: - O movimento dos íons através do eletrólito completa o circuito interno da bateria.
- O eletrólito facilita a migração iônica, permitindo que as reações químicas continuem e sustentem o fluxo da corrente elétrica.
5.
Diferença de potencial e tensão: - A diferença de potencial elétrico entre o ânodo e o cátodo cria uma tensão.
- A voltagem da bateria depende dos materiais específicos utilizados nos eletrodos e no eletrólito.
À medida que as reações químicas dentro da bateria progridem, os reagentes são consumidos gradualmente e a bateria eventualmente descarrega. É necessário recarregar ou substituir a bateria para restaurar a energia química armazenada. Diferentes tipos de baterias podem empregar diferentes sistemas químicos, mas os princípios fundamentais permanecem semelhantes.
