Чи безпечно розрядка Li-Ion до 0V?


11

Перш за все: я знаю, що повністю розряджений акумулятор пошкоджений назавжди. Я знаю, що в ньому відбуваються незворотні хімічні зміни. Я знаю, що це може вибухнути, якщо спробувати зарядити його. Але це зовсім не стосується мого питання:

Чи безпечно розряджати літій-іон до 0 В і після цього постійно його коротко?

Суть цього питання полягає в тому, що я переробляю багато старих акумуляторів (смартфони, ноутбуки, ...), і, звичайно, мені також доведеться час від часу утилізувати деякі з них. Але перш ніж їх утилізувати, я маю їх зберігати ... І особисто я хочу зберігати їх у найбільш безпечному стані.

Зберігання їх "розряджених" до ~ 3 В за допомогою пристрою, яким вони користувалися, все ще зберігає багато енергії в акумуляторі. Якщо я зберігаю його з ~ 3V і, скажімо, випадково скинемо на нього величезний цвях, він все одно може заграти.

Розряджаючи його до 0В і скорочуючи, я відчуваю себе в безпеці - принаймні я так думаю. Це гарантує, що в ньому не залишилося електричної енергії, і, отже, струм короткого замикання не може змусити його вибухнути. Однак я майже нічого не знаю про хімічні зміни в клітині і про те, що насправді може статися, якщо акумулятор, розряджений до 0 В (і короткий), може пошкодитися цвяхом або якщо він навіть може підірватися самостійно.

Отже, чи безпечно розрядити літій-іонний акумулятор до 0 В та коротко затримати його? Це навіть краще, ніж утилізувати його з залишеним 3-разовим зарядом (якщо у вас є ноу-хау, як правильно розрядити його)

Дякую!


2
У мене немає жодного джерела, тому я просто залишу коментар, але, наскільки я знаю, необхідний контрольований повний розряд для видалення, тому він, безумовно, повинен бути безпечним.
— Володимир Крейвер

У мене також немає джерела, але клітини не короткі, поки вони не отримали дещо негативний заряд. Зливання їх до 0В нібито не знищує їх, вам доведеться продовжувати примушувати струм через камеру.
— Оскар скаго

2
Якщо акумулятор s / c, частково заряджені осередки будуть рухати повністю розряджені осередки в зворотному напрямку. Це погано і може спричинити витік, розрив та, теоретично, вибух. комірки можуть зберігатися з / с. Незважаючи на це, можливо, найкраще зберігати батареї з ремінцем розрядження з високим імпедансом і просто визнати, що зберігання великої кількості Li-Ion не є ризиком, і це потрібно робити обережно і уважно. Кришка та ізолюйте акумулятори перед транспортуванням: НЕ постачайте із розрядним ремінцем.
— Девід

1
Якщо ви розряджаєте кожну клітинку самостійно і переконайтеся, що струм не надмірний, це безпечно. Принаймні, я ніколи не чув нічого протилежного. Я, звичайно, робив це раніше і не мав жодних проблем.
— mkeith

Відповіді:


6

Зберігання їх "розряджених" до ~ 3 В за допомогою пристрою, яким вони користувалися, все ще зберігає багато енергії в акумуляторі.

У 3В літій-іонного акумулятора майже не залишилося ємності.

На цьому графіку дві батареї потужністю 800 мАг розряджалися з різною швидкістю. При 0,1 А практично не залишилось ємності на 3,0 В. Навіть при 1А їх було виписано на 99%.

введіть тут опис зображення


1
Це, хоча і правильно, не дає відповіді на питання щодо безпеки акумулятора 0 вольт.
— Сем Спейд

1
ОП побоювався, що акумулятор, розряджений до 3 В або нижче, все ще може мати достатній заряд, щоб «вибухнути». Цей графік показує, що навіть при 3 В залишок заряду незначний (якщо акумулятор розряджається з розумною швидкістю). Я довів це експериментальний куванням стамеску через велику кількість Lipo батарей , які були скидаються в 3V на осередок і нижче (отримав неприємний сюрприз , коли я висічений через батарею я забула розряд - не робитиме цю помилку ще раз! ).
— Брюс Абботт

Я не збираюся питати, чому ви чіпляли батарею, але я згоден і відповідно відмовив.
— Сем Спейд

2

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.

введіть тут опис зображення

(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


7
Якщо ви залишите резистор, підключений через клеми акумулятора протягом багатьох днів, я можу вам гарантувати, що напруга буде асимптотично наближатися до нуля вольт. Або це, або ви отримаєте Нобелівський приз за винахід джерела нескінченної енергії.
— mkeith

1
Чому ви вважаєте, що Li-ion набагато безпечніший з 2V, ніж з 0V, що залишився?
— Чупакабра

Додано набагато більше деталей. Сподіваюся, оновлена ​​відповідь буде більш зрозумілою.
— Сем Спейд

1
Припустимо, я розряджаю комірку, послідовно підключаючи нижній і нижній резистори. Ні в якому разі не допускаю течії великих струмів (завжди менше 1С). Врешті-решт я опускаюся до резистора 1 мОм, який ми можемо вважати коротким замиканням. Я залишаю короткий на камері на два-три дні. Чи вірите ви, що через два-три дні все ще тече струм? Ви вірите, що напруга відскочить до 2В, коли я зніму короткий? Чи є у вас посилання на підтримку цієї ідеї?
— mkeith

1
Третє речення у вашій відповіді говорить: "У стандартному використанні ви не можете опустити напругу нижче 2 вольт, навіть якщо ви з'єднали клеми разом". Я вважаю, що це є підставою для того, щоб протистояння було абсурдним та контрфактичним. Я не думаю, що я мудак, але в моєму досвіді більшість мудаків ні.
— makeith

1

Практично кожен літій-іонний акумулятор має мідь як анодний колектор струму. Коли мідь впливає на високу анодну напругу через високий розряд, мідь розчиняється в електроліті, що викликає підйом внутрішнього електричного опору. Якщо розряд дійсно глибокий (тобто ви залишаєте акумулятор короткозамкненим протягом двох днів або більше), ваш акумулятор стане просто марним електричним опором (видно з клем). Але ви завжди побачите деяке відновлення напруги відкритого ланцюга. Як тільки акумулятор глибоко розрядиться, я застосував би постійне коротке замикання як найбезпечніший стан.

Використовуючи наш веб-сайт, ви визнаєте, що прочитали та зрозуміли наші Політику щодо файлів cookie та Політику конфіденційності.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.