Thành phần cấu tạo của các loại pin

Pin là một phản ứng điện hóa bao gồm cực âm (cathode), cực dương (anode) và chất điện phân đóng vai trò là chất xúc tác. Khi sạc pin, các ion dương hình thành và tích tụ ở bề mặt tiếp xúc giữa cực âm và chất điện phân. Điều này dẫn tới việc các electron (e) di chuyển về phía cực âm, tạo ra một điện thế giữa cực âm và cực dương. Sự giải phóng được thực hiện bằng một dòng điện chạy từ cực âm (mang điện tích dương) qua tải bên ngoài và quay trở lại cực dương (có điện tích âm). Khi sạc, dòng điện chạy theo hướng ngược lại.

Pin có hai đường dẫn riêng biệt; một là mạch điện trong đó các electron chạy qua, cung cấp tải; và thứ hai là đường dẫn các ion di chuyển giữa 2 điện cực thông qua dải phân cách hoạt động như một chất cách điện cho các electron. Ion là những nguyên tử bị mất hoặc nhận thêm electron và trở nên tích điện. Bộ phân tách cách ly các điện cực nhưng cho phép ions đi qua nó.

Anode và Cathode 

Đối với pin, Cực giải phóng electrons trong quá trình xả gọi là cực dương, cực nhận các electrons là cực âm.

Cực dương luôn có điện tích âm và cực âm luôn có điện tích dương. Điều này dường như vi phạm về lý thuyết do cực dương của pin lại trở thành nơi dòng điện chạy tới phải không bạn?  lý do là khi sạc pin, electrons sẽ chạy từ cathode sang anode, còn khi xả – pin với nhiệm vụ lưu trữ/cung cấp năng lượng, dòng điện sẽ chạy từ anode sang cathode.

Hình 1: ắc quy a-xít chì (lead acid battery)

Ắc quy axit chì	Cathode	Anode	Chất điện phân
Vật liệu	Chì đi-ô-xít (màu nâu sô cô la) PbO	Chì màu xám	A xít sulfuric H₂SO₄
Tình trạng sạc đầy	Chì ô- xít (PbO2), electrons được thêm vào thanh.	Chì (Pb), các electrons bị tách khỏi thanh.	A-xít sulfuric mạnh
Khi xả	Chì  chuyển sang chì sun-phát ở cực âm, electrons di chuyển từ thanh dương sang thanh âm.		A-xít sulfuric yếu (gần như nước)

 

Hình 2: vật liệu 2 điện cực của pin lithium-ion.

Pin lithium ion	Cathode	Anode	Chất điện phân
Vật liệu	Ô-xít kim loại chiết xuất từ cobalt, Niken, Mangan, sắt và nhôm.	Các-bon	Muối lihtium trong dung môi hòa tan.
Tình trạng sạc đầy	Ô-xít kim loại dạng tinh thể	Ion lithium di chuyển sang anode.
Khi xả	ion lithium di chuyển ngược lại cực dương.	Chủ yếu là các bon.

 

Hình 3: vật liệu pin alkaline

Pin ALKALINE	CATHODE	ANODE	Chất điện phân
Vật liệu	Manganese dioxide MnO2	Kẽm	alkaline dạng nước

Hình 4: vật liệu pin NiMH, NiCD

NIMH, NICD	CATHODE	ANODE	Chất điện phân
Vật liệu	Nickel Oxyhydroxide  NiOOH	NiMH: hydrogen-absorbing alloy NiCd: Cadimi	Potassium Hydroxide KOH

Chất điện phân và màng phân cách.

Các ion di chuyển được giữa 2 cực là nhờ “chất điện phân”. Trong hệ thống pin “ướt” (ví dụ là ắc quy axit chì nước), chất điện phân di chuyển tự do giữa các điện cực; trong ắc quy hoặc pin khô, chất điện phân thường được thêm vào màng phân tách dưới dạng hơi ẩm. Tấm phân tách tách cực dương khỏi cực âm, tạo thành chất cách ly đối với electron, nhưng cho phép các ion đi qua.

Đọc thêm: Chất điện phân 

Đọc thêm: Màng phân tách