Comment les batteries sont-elles installées?
Composants de base:
Toutes les batteries, quel que soit le type, partagent des composantes fondamentales:
* anode (électrode négative): C'est là que l'oxydation se produit; Les électrons sont libérés.
* cathode (électrode positive): C'est là que la réduction se produit; Les électrons sont acceptés.
* électrolyte: Il s'agit d'un conducteur ionique (généralement un liquide, du gel ou un solide) qui permet aux ions de se déplacer entre l'anode et la cathode, en terminant le circuit.
* séparateur: (Souvent présent) une membrane poreuse qui sépare physiquement l'anode et la cathode, empêchant le contact direct tout en autorisant le flux d'ions. Cela empêche les courts-circuits.
* collectionneurs actuels: Ce sont généralement des structures métalliques (comme le cuivre ou l'aluminium) qui fournissent une voie pour que les électrons s'écoulent de l'anode et dans la cathode dans un circuit externe.
comment ils sont disposés:
La disposition varie considérablement en fonction du type de batterie et de la tension et de la capacité souhaitées:
* simple cellule: La configuration la plus simple est une seule cellule électrochimique, avec une anode, une cathode et un électrolyte. Cela fournit une tension spécifique (par exemple, environ 1,5 V pour une cellule alcaline).
* Connexion de la série: Pour augmenter la tension, plusieurs cellules sont connectées en série. La borne positive d'une cellule est connectée à la borne négative de la suivante. La tension totale est la somme des tensions cellulaires individuelles (par exemple, 4 cellules x 1,5 V =6V).
* Connexion parallèle: Pour augmenter la capacité (combien de temps la batterie peut fournir de l'énergie), plusieurs cellules sont connectées en parallèle. Les terminaux positifs de toutes les cellules sont connectés ensemble et les bornes négatives sont connectées ensemble. La tension reste la même qu'une seule cellule, mais la capacité totale est la somme des capacités des cellules individuelles.
* Connexion parallèle en série: Pour une tension et une capacité plus élevées, une combinaison de séries et de connexions parallèles peut être utilisée. Ceci est courant dans les batteries plus grandes, telles que celles des véhicules électriques. Par exemple, une batterie 12V peut être faite de 6 cellules x 2V connectées en série, ou il pourrait avoir deux packs à 6 cellules connectés en parallèle.
Emballage de la batterie:
Les cellules ou modules individuels sont généralement logés dans un boîtier de protection. Ce boîtier offre une protection mécanique, empêche la fuite des électrolytes et facilite les connexions aux circuits externes. La conception et les matériaux du boîtier varient considérablement en fonction de la taille, du type et de l'application de la batterie.
Exemples spécifiques:
* Batteries alcalines: Ce sont généralement des cellules uniques avec une anode de zinc et une cathode de dioxyde de manganèse.
* batteries lithium-ion: Celles-ci sont plus complexes, généralement composées de plusieurs cellules connectées en série et / ou parallèles, emballées dans une batterie plus grande avec un système de gestion de batterie (BMS) pour surveiller la tension, le courant, la température et empêcher la surcharge / décharge.
* batteries au plomb: Ceux-ci se composent souvent de plusieurs cellules (généralement six pour une batterie 12V) connectées en série, avec des plaques de plomb immergées dans un électrolyte d'acide sulfurique.
En bref, la configuration d'une batterie est une disposition soigneusement modifiée des électrodes, des électrolytes, des séparateurs et des collectionneurs de courant, souvent combinés en série et / ou parallèles pour atteindre la tension et la capacité souhaitées, toutes enfermées dans un boîtier protecteur. La configuration exacte dépend fortement de la composition chimique et de l'application prévue.