المصدر: https://electronics.howstuffworks.com/everyday-tech/battery2.htm

 

ألقِ نظرة على أي بطارية، وستلاحظ أنها تحتوي على طرفين. يتم وضع علامة على أحد الطرفين (+) أو موجب، بينما يتم وضع علامة على الطرف الآخر (-) أو سلبي. في بطاريات المصباح اليدوي العادية، مثل خلية AA أو C أو D، توجد أطراف التوصيل في الأطراف. ومع ذلك، في بطارية السيارة أو بطارية 9 فولت، توجد أطراف التوصيل بجانب بعضها البعض في الجزء العلوي من الوحدة. إذا قمت بتوصيل سلك بين الطرفين، فإن الإلكترونات سوف تتدفق من الطرف السالب إلى الطرف الموجب بأسرع ما يمكن. سيؤدي ذلك إلى تآكل البطارية بسرعة ويمكن أن يكون خطيرًا أيضًا، خاصة في البطاريات الأكبر حجمًا. لتسخير الشحنة الكهربائية التي تنتجها البطارية بشكل صحيح، يجب عليك توصيلها بحمل. قد يكون الحمل شيئًا مثل  المصباح الكهربائي أو المحرك أو دائرة إلكترونية مثل  الراديو .

 

عادةً ما يتم وضع الأعمال الداخلية للبطارية داخل علبة معدنية أو بلاستيكية. يوجد داخل هذه الحالة كاثود يتصل بالطرف الموجب، وأنود يتصل بالطرف السالب. هذه المكونات، والمعروفة عمومًا باسم الأقطاب الكهربائية، تشغل معظم المساحة في البطارية وهي المكان الذي تحدث فيه التفاعلات الكيميائية. يقوم الفاصل بإنشاء حاجز بين الكاثود والأنود، مما يمنع الأقطاب الكهربائية من التلامس مع السماح للشحنة الكهربائية بالتدفق بحرية بينهما. يُعرف الوسط الذي يسمح بتدفق الشحنة الكهربائية بين الكاثود والأنود باسم المنحل بالكهرباء. وأخيرا، يقوم المجمع بتوصيل الشحنة إلى خارج البطارية ومن خلال الحمل.

 

يحدث الكثير داخل البطارية عندما تضعها في المصباح اليدوي أو جهاز التحكم عن بعد أو أي جهاز آخر خالي من الأسلاك. في حين أن العمليات التي يتم من خلالها إنتاج الكهرباء تختلف قليلاً من بطارية إلى أخرى، إلا أن الفكرة الأساسية تظل كما هي.

 

عندما يكمل الحمل الدائرة  بين  المحطتين، تنتج البطارية الكهرباء من خلال سلسلة من التفاعلات الكهرومغناطيسية بين الأنود والكاثود والكهارل. يواجه الأنود تفاعل أكسدة حيث يتحد أيونان أو أكثر (ذرات أو جزيئات مشحونة كهربائيًا) من المنحل بالكهرباء مع الأنود، مما يؤدي إلى إنتاج مركب وإطلاق إلكترون واحد أو أكثر. وفي الوقت نفسه، يمر الكاثود بتفاعل اختزال تتحد فيه أيضًا مادة الكاثود والأيونات والإلكترونات الحرة لتكوين مركبات. في حين أن هذا الإجراء قد يبدو معقدًا، إلا أنه في الواقع بسيط جدًا: التفاعل في القطب الموجب يولد إلكترونات، والتفاعل في الكاثود يمتصها. الناتج الصافي هو الكهرباء. ستستمر البطارية في إنتاج الكهرباء حتى ينفد أحد القطبين أو كليهما من المادة اللازمة لحدوث التفاعلات.

 

تستخدم البطاريات الحديثة مجموعة متنوعة من المواد الكيميائية لتشغيل تفاعلاتها. تشمل كيمياء البطارية الشائعة ما يلي:

 

بطارية الزنك والكربون: كيمياء الزنك والكربون شائعة في العديد من بطاريات الخلايا الجافة AAA وAA وC وD الرخيصة. الأنود هو  الزنك ، والكاثود هو ثاني أكسيد المنغنيز، والإلكتروليت هو كلوريد الأمونيوم أو كلوريد الزنك.

 

البطارية القلوية: هذه الكيمياء شائعة أيضًا في بطاريات الخلايا الجافة AA وC وD. ويتكون الكاثود من خليط ثاني أكسيد المنغنيز، في حين أن الأنود عبارة عن مسحوق الزنك. حصل على اسمه من إلكتروليت هيدروكسيد البوتاسيوم، وهو مادة قلوية.

 

بطارية ليثيوم أيون (قابلة لإعادة الشحن): غالبًا ما تستخدم كيمياء الليثيوم في الأجهزة عالية الأداء، مثل الهواتف المحمولة والكاميرات الرقمية وحتى السيارات الكهربائية. يتم استخدام مجموعة متنوعة من المواد في بطاريات الليثيوم، ولكن التركيبة الشائعة هي كاثود أكسيد كوبالت الليثيوم وأنود الكربون.

 

بطارية الرصاص الحمضية (قابلة لإعادة الشحن): هذه هي المادة الكيميائية المستخدمة في بطارية السيارة النموذجية. عادة ما تكون الأقطاب الكهربائية مصنوعة من ثاني أكسيد الرصاص والرصاص المعدني، في حين أن المنحل بالكهرباء هو محلول حمض الكبريتيك.