Để trả lời được câu hỏi này, bạn cần hiểu được định nghĩa và cách người ta quy ước tên gọi anode/ cathode. Đối với pin, các định nghĩa này được quy ước khi pin xả (discharge) – pin đóng vai trò nguồn cấp điện cho thiết bị.
Anode = anabasis: trong tiếng Hi Lạp, ana = “upward” (đi lên) bainein = “to step or to march” (tiến về phía). Điều này có nghĩa ở anode, các electrons tự do sẽ đi lên dây dẫn từ điện cực này. Việc electron xuất hiện chứng tỏ ở đây xảy ra quá trình ô xi hóa (cho electron).
Cathode = cathabasis (hành trình đi xuống), các electrons sẽ đi xuống từ dây dẫn vào điện cực này, tức quá trình nhận e hay còn gọi là quá trình khử.
Nguồn: Blog Echemi
Ngoài ra có một cách dễ nhớ là từ Red Cat (con mèo đỏ) , viết tắt của Reduction Cathode – phản ứng khử xảy ra ở cathode, ngược lại – ở Anode là quá trình ô xi hóa.
Như vậy, anode và cathode bản chất được quy ước không phải là cực âm hay dương, mà là ở loại phản ứng ô xi hóa hay phản ứng khử xảy ra ở điện cực này trong quá trình xả.
Cách di chuyển của ion lithium bên trong pin lithium ion. Nguồn: Thermofisher Blog
Đây là mô phỏng rất nổi tiếng về các thành phần cấu tạo cũng như cách di chuyển của ion Li+ trong khối pin lithium. Anode trong hình chính là điện cực có cấu tạo hình tổ ong, với thanh đồng màu da cam đóng vai trò là kim loại dẫn điện. Ion Li+ chính là các chấm màu đỏ, các ion này di chuyển tự do giữa hai điện cực. Electron, tuy nhiên, không thể di chuyển qua màng phân tách (separator) mà di chuyển trong mạch điện bên ngoài.
Trong quá trình xả (mạch điện có dây dẫn bằng kim loại):
Khi mắc pin vào thiết bị để xả, electron mang điện âm bị cực âm đẩy và cực dương hút, do đó chúng di chuyển theo hướng từ điện cực (-) sang điện cực (+), tại cực (-) xảy ra hiện tượng ô xi hóa nhường e – nên gọi là anode.
Bên trong pin: các ion Li+ sẽ rời cấu trúc graphite để vượt qua màng phân tách để quay trở về cực (+) là kim loại ôxit.
Trong mạch: Dòng electron đi từ (-) sang (+), theo quy ước của dòng điện trong mạch điện có dây dẫn kim loại, dòng điện là dòng ngược chiều với hướng chuyển động của electron. Vì vậy, dòng điện khi pin lithium xả là dòng từ điện cực (+) sang (-), và cathode là cực dương, anode là cực âm.
Dòng điện được quy ước là dòng chuyển dời có hướng của các điện tích dương. Trong mạch điện có dây dẫn kim loại, electron là các hạt mang điện, dòng electron có độ lớn bằng với độ lớn của dòng diện và có chiều ngược với chiều của dòng điện trong mạch.
Trong quá sạc pin:
Sạc pin là khi người ta mắc một điện thế vào giữa 2 cực của pin. Điện thế này sẽ đóng vai trò một “cái bơm” thúc đẩy các phản ứng mà bình thường không xảy ra. Điện thế sẽ hút ion Li+ về phía điện cực (-), và electron thì di chuyển từ điện cực (+) sang điện cực (-) trong mạch ngòai. Như vậy tại điện cực (+) xảy ra quá trình ô xi hóa, lúc này anode là cực (+), còn cathode là cực (-).
Do sự hoán đổi anode và cathode ngược nhau trong quá trình sạc xả của pin điện hóa lithium, người ta quy ước (gọi) anode là cực âm và cathode là cực dương trong quá trình xả.
Hình dưới đây là minh họa tốt để bạn không còn nhầm lẫn các cực của pin bạn nhé.
Nguồn: Artek Group
