Battericellens uppbyggnad

En battericell består av tre huvudkomponenter; två elektroder och en elektrolyt. Den negativa elektroden kallas anod och den positiva elektroden kallas för katod. Inuti cellen är anod och katod enbart i kontakt med varandra genom elektrolyten: ett material som har en förmåga att leda joner men inte elektroner. Elektrolyten utgörs vanligtvis av en vätska t.ex. vatten eller ett organiskt lösningsmedel med ett upplöst salt för att öka på jonledningsförmågan. Det förekommer även battericeller där elektrolyten är i fast eller gel-artad form.

Utöver huvudkomponenterna brukar en battericell innehålla två strömtilledare som är förbundna med respektive elektrod samt en separator, ett genomträngligt membran som tillåter jontransport men som ser till att elektroderna inte har elektrisk direktkontakt med varandra.

En battericells egenskaper är direkt beroende av vilka huvudkomponenter som ingår. De två elektrodmaterialen avgör vilken spänning cellen har och elektrolyten kan t.ex. påverka om batteriet fungerar bra vid höga eller låga temperaturer. Själva designen av cellen och komponenterna i cellen kan påverka om cellen kan klara höga effektuttag eller om den mer är anpassad för ett högt energiinnehåll och lång drifttid. Skillnader i battericellens uppbyggnad och komponenternas olika egenskaper gör olika celler lämpliga för olika typer av applikationer.

En schematisk bild över en battericells uppbyggnad och de processer som sker i cellen vid urladdning.

Om strömtilledaren från anod och katod sammankopplas med en yttre last, exempelvis en lampa, kopplar man faktiskt ihop anoden med katod. Anodmaterialet avger elektroner som, tack vare elektrolytens egenskap att endast leda joner, då vandrar genom den yttre kretsen till katoden. Då den negativa elektroden frigör elektroner startar en migration av joner från anoden genom elektrolyten till katoden. Den kemiska processen i cellen kan pågå tills elektroderna blir utarmade. Cellen har då avgett all sin energi. Hur lång tid detta tar beror bland annat på hur mycket elektrodmaterial cellen innehåller (kapaciteten), hur stor ström (last) som cellen utsatts för och om den används kontinuerligt eller intermittent.

En schematisk bild över de processer som sker i cellen vid uppladdning.

Vid uppladdning av ett laddningsbart batteri så är det katoden som avger elektroner som vandrar genom den yttre kretsen till anoden samtidigt som jonerna migrerar genom elektrolyten till anoden. Den här kemiska processen är, till skillnad från den vid urladdning, inte spontan utan kräver att det tillförs ström utifrån för att hända. Tiden det tar att ladda upp ett batteri beror dels på storleken av den tillförda strömmen samt battericellens elektrokemiska egenskaper (hur fort den klarar av att omvandla elektrisk energi till kemisk energi).