Bateria reprezinta o sursă de putere electrochimică sau se mai poate defini ca un dispozitiv care foloseste energia eliberată într-o reactie chimică pentru a fi transformată direct în electricitate. O baterie se compune din 2 electrozi care sunt inserati într-o solutie numită electrolit.
Electrozii sunt confectionati din metale diferite. Carbonul poate, de asemenea, să fie întrebuintat în locul unui metal. Principiul bateriei are la bază compatibilitatea a două metale de a se dizolva când sunt inserate într-o solutie acidă.
Diferenta de solubilitate creează un voltaj între electrolizi. Nivelul curentului unei baterii depinde de combinatia materialelor din compozitia electrozilor. În general, procesele care au loc într-o baterie se ăetrec după următorul fenomen:
Electrodul realizat din materialul cu cea mai mare solubilitate este atacat de acid. Acest electrod eliberează ioni pozitivi în solutie, obtinându-se o încăecare negativă. Celălalt electrod eliberează si acesta în solutie ioni pozitivi dar de un nivel mult mai scăzut, fapt ce conduce la aparitia unei diferente de potential între extremitătile bateriei. Daca cele două extremităti ale bateriei sunt conectate una cu cealaltă printr-un cablu, încărcătura electrică va trece de la electrodul cu solubilitatea ce ami mare la electrodul cu solubilitatea cea mai mica. Primul electrod poate să elibereze multi ioni în solutie, celălalt electrod foloseste electronii din sarcina electrică pentru a precipita ionii din materialul electrodului în afara electrolitului. Materialul acestui electrod are solubilitatea ce mai scăzută. Acest proces continuă până ce unul dintre electrozii din baterie este consumat.
O baterie primară este aceea a cărui ciclu de functionare se termină odată cu unul dintre electrozi. Un acumulator este capabil să fie încărcat suplimentar când unul dintre reactivi este consumat. În mod obisnuit tipul bateriei este determinat de materialele din care sunt confectionati electrozii si tipul electrolitului.
Aproape toate bateriile primare sunt de tipul ”celulă uscată”. Acest termen implică faptul că faza de electrolit apos este imobilizată prin folosirea agentilor de gelatinizare sau prin încorporarea unorseparatoare microporoase.
Bateriile se pot clasifica si după mărimea lor. În functie de natura materialelor utilizate la electroliza sunt:
- baterii de tipul Mn (mangan) alcaline;
- baterii care foloseste HgO (oxidul de mercur);
- baterii care foloseste Ag2O(oxidul de argint);
- baterii de tipul Cd-Ni (cadmiu-nichel);
- baterii de tipul C-Zn (carbon-zinc)
Bateriile de Zn-C (zinc-carbon) contau dintr-o învelitoare de Zn care prezintă polul negativ, un separator care desparte carcasa din Zn de materialul anodului din interior care contine o bară din grafit ce reprezintă polul pozitiv.
Carcasa este confectionată dintr-un aliaj de Zn care contine circa 0,3% Cd (cadmiu), si Zn. Cd protejează Zn de eroziune si îl face mai durabil, iar Pb la rândul lui face Zn mai maleabil. Materialul anodului contine un amestec de MnO2 (dioxid de mangan), carbon sub formă de smoală si un electrolit constituit din NH4Cl (clorură de amoniu), clorura de zinc si apă. Raportul dintre dioxidul de mangan si smoală este cuprins între 1:1 până la 10:1. În electrolit se mai adaugă o cantitate de HgCl2 (clorură de mercur) între 0,02% si 1 % de asemenea cu rol de inhibare a coroziunii. Drept separator se foloseste hârtia cretată.
BATERIILE ALCALINE CU CARCASA DIN TABLĂ DE OTEL
În acest caz electrodul este confectionat din Zn pur la care se mai adaugă un procent de 0,05 Pb. Anodul acestor baterii este compus din dioxid de mangan 70%, grafit 10%, negru de fum între 1 si 2 % si este solutie de hidroxid de potasiu care reprezintă electrolitul.
Bateriile alcaline sunt mai puternice decât cele pe bază de Zn-C, iar bateriile pe bază de Mn si Ni-Cd pot fi reîncărcate.
Bateriile contin si elemente toxice si anume acestea fiind metalele grele. În compozitia lor intră Hg (mercur), Cd (cadmiu) si Pb (plumb) trei dintre cele mai toxice materiale grele. Din acest motiv reciclarea si recuperarea se face cu precautie.
PROCESUL DE RECICLARE AL BATERIILOR
După ridicarea bateriilor uzate de la centrele de colectare, acestea sunt cântărite si dezmembrate prin separarea componentelor. Dezmembrarea se efectuează cu ajutorul unui mecanism special. Barele de carbon sunt îndepărtate, carcasa de Zn este golită si curătată de pudra de mangan (Mn). În continuare carcasele sunt introduse în apă fierbinte pentru a îndepărta substantele lipicioase, după care carcasele sunt uscate , iar apoi sunt introduse într-un cuptor special pentru separarea metalelor.
În cazul bateriilor mari apărute de la autovehiculele aparatelor de receptare sunt similare în sensul că în prima etapă se îndepărtează electrolitul după care sunt dezmembrate cu ajutorul unor echipamente speciale separându-se electrolizii de carcasa propriu-zisă. Electrolizii metalici sunt spălati, curătati si introdusi în cuptoare speciale pentru topirea lor si recuperarea metalelor, proces tehnologic similar celui folosit la separarea metalelor neferoase din concentratele metalifere. Carcasele acestor baterii care sunt de regulă din materiale plastice suferă aceleasi procese de spălare, măruntire într-o moară specială după tipul celor descrise în capitolul anterior.