Проблема з нульовим напругою
Опустити ідеальний акумулятор до нуля вольт неможливо. Через внутрішню хімію акумулятор не може опуститися до нуля вольт. При звичайному використанні ви не можете знижувати напругу нижче 2 вольт, навіть якщо ви з'єднали клеми разом. Акумулятори будуть змінюватися в межах 3,8 - 2,4 вольт на одну комірку. У міру зниження напруги внутрішній опір зростає. Чим вище внутрішній опір, тим менший струм над коротким замиканням. Я особисто не впевнений, що таке найнижча безпечна напруга для літій-іонної комірки, але, коли напруга наблизиться до нижньої межі, струм впаде майже до нуля. Дивіться кінець цієї публікації для більш детального підтвердження цього.
ПРИМІТКА. Сказане вище стосується ідеального акумулятора в ідеальному світі. Насправді, ви швидко пошкодите акумулятор після короткого зарядження. З цього моменту внутрішній опір, струм та різниця енергії між половинними елементами перестануть мати значення.
(Я знаю, що цей графік є лужним, я не зміг знайти схему для літій-іона, запевняю, він виглядає так само)
Безпечний акумулятор - це мертвий акумулятор, а мертвий акумулятор та мертва батарея - приблизно 2 вольта.
Якщо ви знизили напругу до нуля, я можу вам сказати, що ви зробили більше, ніж нейтралізували осередки, ви кардинально змінили структуру акумулятора. Лі-іони чутливі і вибагливі. Я не міг здогадатися, що саме відбувається всередині акумулятора 0В, але я можу довести вам, що він ніколи не може потрапити туди (див. Кінець) і той факт, що він свідчить про те, що ваш акумулятор зараз знаходиться в небезпечному стані.
Мені подобається те, що сказала інша відповідь: при 2 вольтах внутрішня енергія дорівнює 0. Це правда, і це гарний спосіб подумати.
Які заходи безпеки можна вжити?
Щодо зберігання, я розумію, що хочу їх безпечно зберігати. Якщо ви маєте занепокоєння, ви можете захистити від випарів і пожежі дві речі.
Для захисту від випаровування зберігайте або в добре провітрюваному приміщенні, або в герметичній ємності. Блокування-н-замок працює добре.
Для захисту від пожежі добре справляється шлакоблок з шматочком плитки або бруківкою зверху і знизу.
Щодо електричної енергії, я можу вам сказати, що, якщо ви не говорите про акумулятор для чогось абсолютно масового, електрична енергія в акумуляторі є відносно невеликою небезпекою. Саме нестабільна природа хімічних речовин повинна бути вашою найбільшою турботою.
Підводячи підсумок, коротке заряджання акумуляторів ніколи не є хорошою ідеєю. Літій-іонні батареї були розроблені для зберігання на 2-4 вольтах. Використовуйте їх так, як вони були розроблені для використання.
Чому я не можу опустити його до нуля вольт?
Акумулятор складається з двох половинок комірок. Одна півклітина містить розчинений і твердий реагент А, інша - розчинений і твердий реагент B. Передача електронів від реагенту А до реагенту В призведе до того, що А розчиняється і з’єднується з сіллю, і спричиняє відшарування В від солі та твердне. Для будь-якої хімічної реакції існує пов'язана кількість енергії.
Воднева півклітина має потенціал 0 вольт, літієва напівклітина має потенціал -3,04 вольта, напівклітина натрію - -2,71 вольт. дивіться тут докладніше.
Причина, по якій ми бачимо зниження напруги у міру розрядки акумулятора, полягає в тому, що наявність хімічних речовин у напівклітині зменшується, а це означає, що електронам буде складніше дістатися звідки б вони не знаходилися в одній півклітині до місця, де вони повинні бути в інша половина клітини. Уявляючи, що у нас було по два півклітини, розміром з маківку та один атом розчиненого реагенту А в одному і один атом твердого реагенту В в іншому, ви можете собі уявити, що ви не збираєтесь отримати велику напругу , більша частина енергії реакції буде витрачена лише на потрапляння електронів у потрібне місце.
Така рідкість реагентів, як акумулятор розряджається, означає, що електронам потрібно зробити більше роботи, щоб потрапити з однієї комірки в іншу. Це проявляється як збільшення в внутрішньому опорі і зменшення в CURRENT за рахунок підтримки номінальної напруги. Я гадаю, що я можу з грубою думкою визнати, що після мільярдів років підключення, можливо, ви могли б дістатися до нульових вольт, коли використовувався кожен окремий атом А, але внутрішній опір у цій точці був би тривіально величезним, нинішній тривіально малий. Досить сказати, що через декілька хвилин або годин у вас буде номінальна напруга ~ 2 вольта.
Я відчуваю необхідність уточнити, що я знаю, що це не відповідає емпіричним даним (тобто, що напруга може бути знижена до нуля шляхом з'єднання осередків разом). Я розумію, що. Акумулятор перестає вести себе таким чином, оскільки сильно пошкоджений.
Досі не переконаний ...
Гаразд, у вас є ця схема, щоб повільно відбирати енергію. Ви не можете, а точніше, вже є. Як тільки вона досягне певної нижньої межі (близько 2 вольт), ви більше не зможете виводити з акумулятора значний струм. Залишилися лише частки проміле концентрацій реагентів, і їх недостатньо для створення значного струму. Виміряйте опір літій-іонної батареї, одночасно витягуючи з неї постійний струм. Я шукав графік в Інтернеті, я виявив лише лужні батареї, але графік такий же, як для Li-Ion. Коли ви будете малювати все більше і більше, внутрішній опір досягатиме вертикальної асимптотики, зростаючи до нескінченності.
Що насправді відбувається після цього? Що відбувається, коли ви намагаєтеся витягнути більше енергії з батареї, ніж вона може насправді живити? Не знаю. Занадто багато змінних для точного прогнозування реакцій, порушень тощо, які потенційно можуть мати місце. Все, що я можу вам сказати, - це те, що в акумуляторі обмежена кількість струму, але струм завжди буде виходити при постійній напрузі.
Ідея про постійне напруга постійної напруги здається вам хвилюючою, тому я прошу подумати про це так: 2 батареї 9 вольт мають БОЛЬШУ напругу, ніж автомобільний акумулятор. Крім того, ви можете підключити паралельно 100 автомобільних акумуляторів і все одно отримати лише 12 вольт.
Це тому, що напруга в клітині - це функція реакції: два хімічні речовини, які знаходяться в клітині. Якби ви зробили автомобільну батарею розміром із зернового цило, це було б 2 вольта, тому що реакція - два вольта. Якщо ви зробили автомобільний акумулятор розміром із десятиліття, це було б 2 вольта, оскільки реакція - два вольта. Тому що даний електрон випустить задану кількість енергії, рухаючись від точки А до точки В.
Тим НЕ менше, як багато електрони він здатний виштовхуючи відразу є функцією розміру і функцією потужності. Коли батарея стане «мертвою», вона зможе виштовхувати все менше і менше електронів, коли у неї вичерпається реагент. Через мільярд років у нього залишиться нульові реагенти, але реакція, яка не відбудеться, все ще буде реакцією ~ 3 вольта.
NmC
NmC1×1012
Я розумію, що цю концепцію важко зрозуміти, і існує сильна тенденція вважати напругу акумулятора пов’язаним з величиною акумулятора та наскільки "повним" воно в процентному значенні. Тим не менш, це не точно відображення того, як працюють батареї, і для них робота в іншому випадку суперечить самим основам електрохімії.
Якщо в цей момент ви все ще не переконані, я мушу порадити вам пройти курс електрохімії, сторінка Вікіпедії дуже корисна, і я впевнений, що нескінченна кількість навчальних посібників YouTube з цього питання.
Але я спробував це і не виникло проблем!
Класно. Але питання не в тому, "чи можна це зробити безпечно?" Звичайно, можливо, є якийсь спосіб змусити літій-іон знаходитись на нульових вольтах, не випромінюючи парів (чого, можливо, ви не зможете виявити, поки не захворієте від них). Питання не в тому, чи фізично це можливо зробити без вибухів, питання стосується безпеки. Хоча ви можете це зробити, і хоча це за певних обставин може бути безпечним , це не безпечніше, ніж просто залишити їх на 2 вольтах, і, зауважу, існує більше ризиків.
Зрештою, це вирішувати тільки вам, але я можу подумати, що з багатьох причин небезпечно розряджати батареї таким чином, і не бачити користі для цього.
Будь ласка, підкажіть або позначте правильність, якщо ви вважаєте, що ця відповідь є корисною
