Como funciona uma bateria alcalina simples?

Uma bateria alcalina (ou célula alcalina de manganês mais precisa) consiste em um ânodo de zinco, um eletrólito $ \ gamma \! – \! \ ce {MnO2} $ e $ \ ce {KOH} $ (na forma de pasta). Zinco é o eletrodo negativo e $ \ ce {MnO2} $ o eletrodo positivo.

Durante a descarga da bateria, o zinco no ânodo é oxidado e se dissolve no eletrólito como hidroxozincato. Quando o eletrólito está saturado com zincato, o óxido de zinco começa a precipitar. Com a descarga contínua e diminuição da concentração de $ \ ce {OH -} $, o hidróxido de zinco é formado, que pode desidratar lentamente em óxido de zinco.

\ begin {align} \ ce {Zn + 4OH- & – > ~ [Zn (OH) 4] ^ {2-} + 2e- \\ [Zn (OH) 4] ^ {2 -} & – > ~ ZnO + 2OH- + H2O \\ Zn + 2OH- & – > ~ Zn (OH) 2 + 2e- \\ Zn (OH) 2 & – > ~ ZnO + H2O \\} \ end {align}

No cátodo, $ \ ce {MnO2} $ é por sua vez reduzido, primeiro para $ \ ce {MnO (OH )} $. Quando a bateria é descarregada lentamente, isso pode ser reduzido a hidróxido de manganês (II).

\ begin {align} \ ce {MnO2 + H2O + e- & – > ~ MnO (OH) + OH- \\ MnO (OH) + H2O + e- & – > ~ Mn (OH) 2 + OH- \\} \ end {alinhados}

A reação geral, ao considerar apenas a primeira etapa de redução no cátodo, é:

$$ \ ce {Zn + 2MnO2 + 2H2O + 2OH- – > ~ [Zn (OH) 4] ^ {2-} + 2MnO (OH )} $$

Durante a descarga, o zinco é irreversivelmente oxidado e a água é consumida. Como consequência, a bateria está “morta” quando o eletrólito secou e / ou todo o zinco se dissolveu.

Fontes: 1 , 2

A química das baterias alcalinas envolvem a oxidação do zinco e a redução do dióxido de manganês. A descrição de uma célula pode ser encontrada aqui .