Esistono molti tipi diversi di batterie, ma funzionano tutte in base allo stesso concetto di base.
Secondo il MiT, “una batteria è un dispositivo in grado di immagazzinare energia elettrica sotto forma di energia chimica e convertirla in elettricità“, afferma Antoine Allanore, associato post-dottorato presso il Dipartimento di scienza e ingegneria dei materiali del MIT. “Non puoi catturare e immagazzinare elettricità, ma puoi immagazzinare energia elettrica nelle sostanze chimiche all’interno di una batteria.”
Ci sono tre componenti principali di una batteria: due terminali fatti di diverse sostanze chimiche (tipicamente metalli), l’anodo e il catodo; e l’elettrolita, che separa questi terminali. L’elettrolita è un mezzo chimico che permette il flusso di carica elettrica tra il catodo e l’anodo. Quando un dispositivo è collegato a una batteria, una lampadina o un circuito elettrico, si verificano reazioni chimiche sugli elettrodi che creano un flusso di energia elettrica verso il dispositivo.
Più specificamente: durante una scarica di elettricità, la sostanza chimica sull’anodo rilascia elettroni al terminale negativo e ioni nell’elettrolita attraverso quella che viene chiamata reazione di ossidazione. Nel frattempo, al terminale positivo, il catodo accetta elettroni, completando il circuito per il flusso di elettroni.
L’elettrolita è lì per mettere in contatto tra loro le diverse sostanze chimiche dell’anodo e del catodo, in modo che il potenziale chimico possa equilibrarsi da un terminale all’altro, convertendo l’energia chimica immagazzinata in energia elettrica utile. “Queste due reazioni avvengono simultaneamente“, dice Allanore. “Gli ioni trasportano corrente attraverso l’elettrolita mentre gli elettroni fluiscono nel circuito esterno, ed è questo che genera una corrente elettrica.”
Se la batteria è usa e getta, produrrà elettricità fino all’esaurimento dei reagenti (stesso potenziale chimico su entrambi gli elettrodi). Queste batterie funzionano solo in una direzione, trasformando l’energia chimica in energia elettrica. Ma in altri tipi di batterie, la reazione può essere invertita.
Le batterie ricaricabili (come quelle del tuo cellulare o della tua auto) sono progettate in modo che l’energia elettrica proveniente da una fonte esterna (il caricabatterie che colleghi al muro o la dinamo nella tua auto) possa essere applicata al sistema chimico e viceversa il suo funzionamento ripristinando la carica della batteria.