Comprendere i tipi di batterie, i componenti e il ruolo dei test sui materiali delle batterie nello sviluppo e nella produzione

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Qualsiasi dispositivo in grado di trasformare la propria energia chimica in energia elettrica attraverso reazioni di riduzione-ossidazione (redox) che coinvolgono i suoi materiali attivi, comunemente noti come elettrodi, viene ora definito pedagogicamente batteria.1 Essenzialmente, una batteria contiene una o più celle identiche che ciascuno immagazzina energia elettrica come energia chimica in due elettrodi separati da un elettrolita.2

Chi ha inventato la batteria?

Quali sono i principali tipi di batterie?

-Batterie primarie

-Batterie secondarie

Di cosa sono fatte le batterie e quali sono i componenti principali?

- Separatore batteria - Elettrolito batteria

- Anodo

- Catodo

- Collezionisti attuali

Come sono realizzate le batterie e perché potresti testare il materiale di una batteria?

- Impurità del materiale della batteria

- Sicurezza della batteria

- Fuga termica

- Degrado della batteria

- Riduzione dei costi

Test analitici nella produzione di batterie

- Analisi delle materie prime

- Analisi dei liquami delle batterie

- Analisi degli elettrodi

- Analisi degli elettroliti

- Test delle prestazioni della batteria

- Monitoraggio post-produzione

Ricerca sulle batterie e batterie green

Immergendo due diversi metalli o composti metallici (elettrodi) in un sistema di conduzione ionica (elettrolita), gli elettroni tendono a spostarsi da un elettrodo all'altro, utilizzando la proprietà elettrochimica di base degli elettrodi. Quando viene collegato un carico, gli elettroni iniziano a fluire da un elettrodo all'altro, generando elettricità. Questo si chiama scarico. Durante il processo di carica o ricarica, agli elettrodi viene applicato un potenziale opposto, che fa sì che gli elettroni ritornino nelle loro posizioni originali. Di solito, nell'elettrolita tra i due elettrodi viene inserito un separatore ionico poroso per evitare cortocircuiti. La Figura 1 mostra uno schema della prima batteria ricaricabile agli ioni di litio (Li–ion).3

In questo articolo prenderemo in considerazione i principali tipi di batterie, componenti e materiali delle batterie, nonché le ragioni e le modalità con cui vengono testati i materiali delle batterie.

Le batterie sono forse le forme più diffuse e più antiche di tecnologia di accumulo dell'energia nella storia umana.4 Tuttavia, fu solo nel 1749 che il termine "batteria" fu coniato da Benjamin Franklin per descrivere diversi condensatori (noti come vasi di Leida, dal nome della città in che è stato scoperto), collegati in serie. Il termine "batteria" è stato presumibilmente scelto in base all'analogia con la terminologia esistente utilizzata per descrivere un gruppo di apparecchiature simili che operano collettivamente, come una batteria di cannoni di artiglieria. È interessante notare che al giorno d'oggi, se non diversamente specificato, il termine "batteria" si riferisce universalmente a celle elettrochimiche utilizzate per generare energia elettrica, e anche una singola cella viene ora definita batteria.

Lungo la linea temporale dello sviluppo tecnologico, diversi progressi degni di nota hanno svolto un ruolo significativo nella formazione e nell’evoluzione delle batterie moderne. Si ipotizzava che gli abitanti della civiltà dei Parti nel 1700 placcassero l'oro sull'argento utilizzando vasi costituiti da un'asta di ferro all'interno di un cilindro di rame, un assemblaggio noto come "Batteria di Bagdad". Tuttavia, Alexander Volta è considerato il vero scopritore delle batterie.1 Realizzò e introdusse la prima dimostrazione di successo di una batteria moderna nel 1800, comunemente chiamata pila voltaica. Altri sviluppi includono la cella Daniel nel 1836 e la prima batteria ricaricabile, la batteria al piombo, nel 1854. Le batterie a base di litio furono le ultime ad emergere nel progresso della tecnologia delle batterie, introdotte solo negli anni '70. La Figura 2 illustra la sequenza temporale dell'introduzione dei tipi comuni di batterie.