Problem z zerowymi woltami
Bezpiecznie nie można upuścić idealnej baterii do zera. Bateria nie może spaść do zera woltów z powodu wewnętrznej chemii. W standardowym zastosowaniu nie można obniżyć napięcia poniżej 2 woltów, nawet jeśli zaciski połączono razem. Baterie będą się wahać od 3,8 do 2,4 V na ogniwo. Wraz ze spadkiem napięcia rośnie rezystancja wewnętrzna. Im wyższy opór wewnętrzny, tym niższy prąd zwarciowy. Nie jestem osobiście pewien, jakie jest najniższe możliwe bezpieczne napięcie dla ogniwa Li-Ion, ale gdy napięcie zbliża się do tej dolnej granicy, prąd spadnie prawie do zera. Bardziej szczegółowy dowód tego znajduje się na końcu tego postu.
UWAGA: Powyższe odnosi się do idealnej baterii w idealnym świecie. W rzeczywistości bardzo szybko uszkodzisz akumulator po zwarciu. W tym momencie opór wewnętrzny, prąd i różnica energii między połówkami ogniw przestaną mieć znaczenie.
(Wiem, że ten wykres jest zasadowy, nie mogłem znaleźć schematu dla Li-ion, zapewniam, że wygląda tak samo)
Bezpieczna bateria to zużyta bateria, a zużyta bateria i zużyta bateria to około 2 wolty.
Jeśli obniżyłeś napięcie do zera, mogę powiedzieć, że zrobiłeś więcej niż zneutralizowanie ogniw, zasadniczo zmieniłeś strukturę baterii. Li-Iony są wrażliwe i wybredne. Nie mogłem zgadnąć, co dokładnie dzieje się w akumulatorze 0V, ale mogę ci udowodnić, że nigdy się tam nie dostanie (patrz koniec), a fakt, że wskazuje, że bateria jest teraz w niebezpiecznym stanie.
Podoba mi się to, co mówi druga odpowiedź: przy 2 woltach energia wewnętrzna wynosi ~ 0. To prawda i dobry sposób, aby o tym pomyśleć.
Jakie środki bezpieczeństwa mogę podjąć?
Jeśli chodzi o przechowywanie, rozumiem, że chcę je bezpiecznie przechowywać. Jeśli masz obawy, możesz chronić się przed dwoma oparami: przed oparami i ogniem.
Aby chronić przed oparami, przechowuj w dobrze wentylowanym miejscu lub w szczelnym pojemniku. Lock-n-lock działa dobrze.
W celu ochrony przed ogniem dobrze sprawdza się blok żużlowy z kawałkiem płytki lub kostki brukowej na górze i na dole.
Jeśli chodzi o energię elektryczną, mogę ci powiedzieć, że jeśli nie mówisz o baterii dla czegoś absolutnie masywnego, energia elektryczna w baterii jest stosunkowo niewielkim zagrożeniem. To właśnie lotność chemikaliów powinna być Twoim największym zmartwieniem.
Podsumowując, zwarcie baterii nigdy nie jest dobrym pomysłem. Baterie litowo-jonowe zostały zaprojektowane do przechowywania pod napięciem 2-4 woltów. Używaj ich tak, jak zostały zaprojektowane.
Dlaczego nie mogę obniżyć go do zera?
Bateria składa się z dwóch połówek ogniw. Jedna półkomórka zawiera rozpuszczony i stały reagent A, drugi rozpuszczony i stały reagent B. Przeniesienie elektronów z reagenta A do reagenta B spowoduje rozpuszczenie się A i związanie go z solą, a także oderwanie B od soli i zestalać. Dla każdej reakcji chemicznej wiąże się ustalona ilość energii.
Połowa ogniwa wodorowego ma potencjał 0 woltów, litowa połowa ogniwa ma potencjał -3,04 woltów, połowa ogniwa sodowego ma -2,71 wolta. zobacz tutaj po więcej.
Powodem, dla którego obserwujemy spadek napięcia w miarę rozładowywania się baterii, jest to, że zmniejsza się dostępność chemikaliów w pół-ogniwie, co oznacza, że elektrony będą miały większe trudności z dostaniem się z dowolnego miejsca w połowie ogniwa do miejsca, w którym muszą się znajdować w druga połowa komórki. Wyobrażając sobie, że mamy dwie połówki komórek wielkości puszki pop i jeden atom rozpuszczonego reagenta A w jednym i jeden atom stałego reagenta B w drugim, możesz sobie wyobrazić, że nie dostaniesz cholernie dużego napięcia , większość energii reakcji zostanie zużyta po prostu doprowadzając elektrony we właściwe miejsce.
Ta rzadkość reagentów podczas rozładowywania baterii oznacza, że elektrony muszą wykonać więcej pracy, aby przejść z jednego ogniwa do drugiego. Przejawia jako wzrost w rezystancji wewnętrznej i spadku w CURRENT kosztem utrzymania napięcia nominalnego. Przypuszczam, że mogłem niechętnie przyznać, że po miliardach lat podłączenia, możliwe jest osiągnięcie zerowych woltów, gdy użyty zostanie każdy atom A, ale wewnętrzny opór w tym punkcie byłby trywialnie ogromny, prąd trywialny mały. Wystarczy powiedzieć, że już po kilku minutach lub godzinach uzyskasz napięcie nominalne ~ 2 wolty.
Czuję potrzebę wyjaśnienia, że jestem świadomy, że nie pasuje to do danych empirycznych (tj. Że napięcie można obniżyć do zera przez połączenie przewodów razem). Rozumiem, że. Akumulator przestaje się tak zachowywać, ponieważ został poważnie uszkodzony.
Nadal nie jestem przekonany ...
Okej, masz taki schemat, aby powoli zużywać energię. Nie możesz, a raczej już masz. Po osiągnięciu pewnego dolnego limitu (blisko 2 woltów) nie można już pobierać znacznego prądu z akumulatora. Pozostało tylko stężenie ppm reagentów i nie ma ich wystarczająco dużo, aby wytworzyć znaczący prąd. Zmierz rezystancję akumulatora litowo-jonowego, pobierając z niego stały prąd. Szukałem wykresu online, wszystko co znalazłem to baterie alkaliczne, ale wykres jest taki sam dla Li-Ion. Gdy będziesz rysować coraz więcej, wewnętrzny opór osiągnie pionową asymptotę, rosnącą do nieskończoności.
Co się potem dzieje? Co dzieje się, gdy próbujesz czerpać więcej energii z akumulatora niż jest w stanie faktycznie dostarczyć? Nie wiem Istnieje zbyt wiele zmiennych, aby dokładnie przewidzieć reakcje, naruszenia itp., Które mogą potencjalnie mieć miejsce. Wszystko, co mogę powiedzieć, to to, że w akumulatorze jest ograniczona ilość prądu, ale ten prąd zawsze będzie pojawiał się przy stałym napięciu.
Idea zasilania zawsze przy stałym napięciu wydaje się być dla ciebie niepokojąca, dlatego proszę o przemyślenie tego w następujący sposób: akumulatory 2 9 V mają WIĘCEJ napięcia niż akumulatory samochodowe. Ponadto możesz podłączyć równolegle 100 akumulatorów samochodowych i nadal uzyskać tylko 12 woltów.
Dzieje się tak, ponieważ napięcie ogniwa jest funkcją reakcji: dwóch substancji chemicznych znajdujących się w ogniwie. Jeśli zrobisz ogniwo akumulatora samochodowego wielkości cylindra na ziarno, będzie to 2 wolty, ponieważ reakcja wynosi dwa wolty. Jeśli zrobisz akumulator samochodowy wielkości dziesięciocentówki, będzie to 2 wolty, ponieważ reakcja wynosi dwa wolty. Ponieważ dany elektron uwolni określoną ilość energii, gdy przesuwa się z punktu A do punktu B.
Mimo to, jak wiele elektronów jest zdolny wypychając jednocześnie jest funkcją wielkości i funkcją pojemności. Gdy bateria stanie się „rozładowana”, będzie w stanie przepychać coraz mniej elektronów, gdy wyczerpie się substrat. Za miliard lat pozostanie zero reagentów, ale reakcja, która się nie dzieje, będzie nadal reakcją ~ 3 woltów.
NmC
NmC1×1012
Rozumiem, że ta koncepcja jest trudna do zrozumienia i że istnieje silna tendencja do myślenia o napięciu akumulatora jako o jego związku z wielkością akumulatora oraz o tym, jak „pełny” jest pod względem wartości procentowej. Niemniej jednak nie jest to dokładne odzwierciedlenie działania akumulatorów, a ich działanie w inny sposób jest sprzeczne z podstawami elektrochemii.
Jeśli w tym momencie nadal nie jesteś przekonany, muszę poradzić Ci, abyś wziął udział w kursie elektrochemii, strona Wikipedii jest bardzo pomocna i jestem pewien, że jest nieskończona ilość samouczków na YouTube na ten temat.
Ale próbowałem tego i nie miałem problemu!
Chłodny. Ale pytanie nie brzmi „czy można to zrobić bezpiecznie?” Pewnie, może jest jakiś sposób, aby litowo-jonowy miał zero woltów bez emitowania oparów (czego, nawiasem mówiąc, możesz nie być w stanie wykryć, dopóki nie zachorujesz). Pytanie nie brzmi, czy jest to fizycznie możliwe bez wybuchów, pytanie dotyczy bezpieczeństwa. Chociaż możesz to zrobić i chociaż w pewnych okolicznościach może być to bezpieczne , nie jest to bezpieczniejsze niż po prostu pozostawienie ich przy napięciu 2 woltów i, moim zdaniem, wiąże się to z większym ryzykiem.
Ostatecznie to zależy od ciebie, ale mogę wymyślić wiele powodów, dla których niebezpieczne jest rozładowywanie baterii w ten sposób i nie widzę w tym żadnej korzyści.
Prosimy o głosowanie lub zaznaczenie poprawne, jeśli uznasz tę odpowiedź za pomocną
