Блокчета за изграждане на батерии

Електрохимичната батерия се състои от катод, анод и електролит, които действат като катализатор. При зареждане се образува натрупване на положителни йони на границата между катода и електролита. Това води до придвижване на електрони към катода, като се създава потенциал на напрежение между катода и анода. Освобождаването става чрез протичане на ток от положителния катод през външен товар и обратно към отрицателния анод. При зареждане токът протича в другата посока.

Батерията има два отделни пътя: единият е електрическата верига, през която преминават електроните, захранващи товара, а другият е пътят, по който йоните се движат между електродите, въпреки че сепараторът действа като изолатор за електроните. Йоните са атоми, които са загубили или получили електрони и са се заредили с електричество. Сепараторът изолира електродите, но позволява движението на йоните.

Анод и катод
Електродът на батерията, който освобождава електрони по време на разряд, се нарича анод; електродът, който поглъща електроните, е катод.

Анодът на батерията е винаги отрицателен, а катодът - положителен. Това е нарушение на конвенцията, тъй като анодът е полюсът, в който тече ток. Вакуумната тръба, диодът или заредената батерия следват този ред; но отнемането на енергия от батерията при разреждане превръща анода в отрицателен. Тъй като батерията е устройство за съхранение на електрическа енергия, анодът на батерията винаги е отрицателен.

Анодът на литиево-йонните батерии е въглероден (вж. BU-204: Как работят литиевите батерии?), но при литиево-металните батерии редът е обърнат. Тук катодът е въглерод, а анодът - метален литий. (Вижте BU-212: Батерии на бъдещето) С малки изключения литиево-металните батерии не могат да се презареждат.

Фигура 1: Символ на батерията.
Катодът на батерията е положителен, а анодът - отрицателен.

Таблици 2a, b, c и d да обобщи състава на вторичните батерии на оловна, никелова и литиева основа, включително на първичните алкални батерии.

Оловна киселина	Катод (положителен)	Анод (отрицателен)	Електролити
Материал	Оловен диоксид (шоколадово кафяв)	Сиво олово, (гъбесто при формиране)	Сярна киселина
Пълно зареждане	Оловен оксид (PbO2), електрони добавени към положителната плоча	Олово (Pb), отстранени електрони от плочата	Силна сярна киселина
Освободен	Оловото се превръща в оловен сулфат на отрицателния електрод, като електроните се движат от положителната към отрицателната плоча.		Слаба сярна киселина (подобна на вода)

Таблица 2а: Състав на оловната киселина.

NiMH, NiCd	Катод (положителен)	Анод (отрицателен)	Електролити
Материал	Никелов оксихидроксид	NiMH: абсорбираща водород сплав NiCd: Кадмий	Калиев хидроксид

Таблица 2б: Състав на NiMH и NiCd.

Литиево-йонни	Катод (положителен) върху алуминиево фолио	Анод (отрицателен) върху медно фолио	Електролити
Материал	Метални оксиди, получени от кобалт, никел, манган, желязо, алуминий	На въглеродна основа	Литиева сол в органичен разтворител
Пълно зареждане	Метален оксид с интеркалационна структура	Литиевите йони мигрират към анода.
Освободен	Литиевите йони се връщат към положителния електрод	Основно въглерод

Таблица 2в: Състав на Li-ion.

Алкален	Катод (положителен)	Анод (отрицателен)	Електролити
Материал	Манганов диоксид	Цинк	Воден алкален

Таблица 2г: Състав на основната алкална батерия.

Потокът на йони се осъществява с помощта на активатор, наречен електролит. В залятата акумулаторна система електролитът се движи свободно между поставените електроди; в запечатаната клетка електролитът обикновено се добавя към сепаратора в овлажнена форма. Сепараторът отделя анода от катода, като образува изолатор за електроните, но позволява на йоните да преминават през него. (Виж BU-306: Сепаратор и BU-307: Електролит)