Il problema con zero volt
È assolutamente impossibile far cadere una batteria ideale a zero volt. Una batteria non può scendere a zero volt a causa della chimica interna. In un uso standard, non è possibile far scendere la tensione al di sotto di 2 volt, anche se i terminali sono stati collegati. Le batterie possono variare tra 3,8 e 2,4 volt per cella. Quando la tensione cala, la resistenza interna aumenta. Maggiore è la resistenza interna, minore è la corrente sul corto circuito. Personalmente non sono sicuro di quale sia la tensione di sicurezza più bassa possibile per una cella agli ioni di litio, ma quando la tensione si avvicina a quel limite inferiore, la corrente scenderà quasi a zero. Vedi la fine di questo post per una prova più dettagliata di questo.
NOTA: quanto sopra vale per una batteria perfetta in un mondo perfetto. In realtà, danneggerai gravemente la batteria rapidamente dopo averla messa in corto circuito. A questo punto, la resistenza interna, la corrente e la differenza di energia tra le mezze celle cesseranno di avere importanza.
(So che questo grafico è alcalino, non sono riuscito a trovare un diagramma per uno ione di litio, ti assicuro che sembra lo stesso)
Una batteria sicura è una batteria scarica e una batteria scarica e una batteria scarica è di circa 2 volt.
Se hai abbassato la tensione a zero, posso dirti che hai fatto più che neutralizzare le celle, hai sostanzialmente modificato la struttura della batteria. Gli ioni di litio sono sensibili e schizzinosi. Non riuscivo a indovinare cosa stesse succedendo esattamente all'interno di una batteria da 0 V, ma posso dimostrarti che non può mai arrivarci (vedi fine) e il fatto che abbia indica che la tua batteria è ora in uno stato non sicuro.
Mi piace quello che ha detto l'altra risposta: a 2 volt, l'energia interna è ~ 0. Questo è vero e un buon modo di pensarci.
Quali misure di sicurezza posso prendere?
Per quanto riguarda l'archiviazione, capisco di volerli archiviare in modo sicuro. Se hai dei dubbi, ci sono 2 cose da cui puoi proteggere: fumi e fuoco.
Per proteggersi dai fumi, conservare in un'area ben ventilata o in un contenitore sigillato. Un lock-n-lock funziona bene.
Per proteggere dal fuoco, un blocco di cemento con un pezzo di piastrella o una pietra per lastricati sulla parte superiore e inferiore funziona bene.
Per quanto riguarda l'energia elettrica, posso dirti che, a meno che tu non stia parlando di una batteria per qualcosa di assolutamente massiccio, l'energia elettrica nella batteria è un pericolo relativamente piccolo. È la natura volatile delle sostanze chimiche che dovrebbe essere la tua più grande preoccupazione.
In breve, cortocircuitare le batterie non è mai una buona idea. Le batterie agli ioni di litio sono state progettate per essere conservate a 2-4 volt. Usali come sono stati progettati per essere utilizzati.
Perché non riesco a farlo cadere a zero volt?
Una batteria è composta da due mezze celle. Una semicella contiene il reagente solido e disciolto A, l'altro reagente solido e disciolto B. Un trasferimento di elettroni dal reagente A al reagente B causerà la dissoluzione di A e il legame con un sale, e la distacco di B da un sale e solidificare. Per ogni data reazione chimica, è associata una determinata quantità di energia.
La semicella di idrogeno ha un potenziale di 0 volt, una semicella di litio ha un potenziale di -3,04 volt, una semicella di sodio ha -2,71 volt. vedi qui per di più.
Il motivo per cui vediamo la diminuzione della tensione quando la batteria si scarica è che diminuisce la disponibilità di sostanze chimiche nella semicella, il che significa che gli elettroni avranno più difficoltà a spostarsi da dove si trovano in una semicella a dove devono trovarsi nella altra mezza cellula. Immaginando che avessimo due mezze celle ciascuna delle dimensioni di una lattina pop e un atomo di reagente disciolto A in uno e un atomo di reattivo solido B nell'altra, puoi immaginare che non otterrai un sacco di tensione , la maggior parte dell'energia della reazione verrà spesa semplicemente portando gli elettroni nel posto giusto.
Questa rarità di reagenti quando le batterie si scaricano significa che gli elettroni devono fare più lavoro per passare da una cella all'altra. Ciò si manifesta come un aumento della resistenza interna e una diminuzione della CORRENTE a spese del mantenimento della tensione nominale. Suppongo di poter ammettere a malincuore che dopo miliardi di anni di connessione, è possibile che si possa arrivare a zero volt quando è stato usato ogni singolo atomo di A, ma la resistenza interna a quel punto sarebbe banalmente enorme, la corrente banalmente piccolo. Basti dire che, dopo solo pochi minuti o ore, avresti una tensione nominale di ~ 2 volt.
Sento la necessità di chiarire che sono consapevole che questo non si adatta ai dati empirici (cioè che la tensione può essere ridotta a zero collegando le celle insieme). Lo capisco. La batteria smette di comportarsi in questo modo perché è stata gravemente danneggiata.
Ancora non convinto ...
Ok, hai questo schema per dissipare lentamente il potere. Non puoi, o meglio, già. Una volta raggiunto un certo limite inferiore (vicino a 2 volt) non è più possibile assorbire corrente significativa dalla batteria. Sono rimaste solo concentrazioni di ppm di reagenti e non ce ne sono abbastanza per produrre una corrente significativa. Misura la resistenza di una batteria agli ioni di litio attingendola a una corrente costante. Ho cercato il grafico online, tutto quello che ho trovato sono batterie alcaline, ma il grafico è lo stesso per un Li-Ion. Man mano che disegni sempre di più, la resistenza interna raggiungerà un asintoto verticale, crescendo all'infinito.
Cosa succede dopo? Cosa succede quando provi a consumare più energia da una batteria di quella che può effettivamente fornire? Non lo so. Esistono troppe variabili per prevedere con precisione le reazioni, le violazioni, ecc. Che potrebbero potenzialmente verificarsi. Tutto quello che posso dirti è che c'è una quantità limitata di corrente in una batteria, ma quella corrente uscirà sempre a una tensione costante.
L'idea che il potere arrivi sempre a una tensione costante sembra preoccuparti, quindi ti chiedo di pensarci in questo modo: 2 batterie da 9 volt hanno PIÙ voltaggio rispetto a una batteria per auto. Inoltre, puoi collegare in parallelo 100 batterie per auto e ottenere comunque solo 12 volt.
Questo perché la tensione cellulare è una funzione della reazione: le due sostanze chimiche presenti nella cellula. Se producessi una batteria per auto delle dimensioni di un grano di grano, sarebbe 2 volt, perché la reazione è di due volt. Se hai prodotto una batteria per auto delle dimensioni di un centesimo, sarebbe 2 volt perché la reazione è di due volt. Perché un dato elettrone rilascerà una determinata quantità di energia mentre si sposta dal punto A al punto B.
Detto questo, come molti elettroni è in grado di spingere fuori in una volta è una funzione della dimensione e una funzione di capacità. Man mano che la batteria si "esaurisce", sarà in grado di spingere sempre meno elettroni quando si esaurisce il reagente. Tra un miliardo di anni, rimarranno zero reagenti, ma la reazione che non sta avvenendo sarà comunque una reazione di ~ 3 volt.
NmC
NmC1×1012
Capisco che questo concetto è difficile da capire e che vi è una forte tendenza a pensare alla tensione della batteria come correlata alla grandezza di una batteria e alla sua "piena" in termini di valore percentuale. Tuttavia, non è un riflesso accurato di come funzionano le batterie, e per loro operare altrimenti contraddice i fondamenti stessi dell'elettrochimica.
Se a questo punto, non sei ancora convinto, devo consigliarti di seguire un corso di elettrochimica, la pagina di Wikipedia è molto utile e sono sicuro che ci sia una scorta infinita di tutorial di YouTube sull'argomento.
Ma ci ho provato e non ho avuto problemi!
Freddo. Ma la domanda non è "si può fare in sicurezza?" Certo, forse c'è un modo per ottenere uno ione di litio a zero volt senza emettere fumi (che potresti non essere in grado di rilevare fino a quando non ti ammali). La domanda non è se sia fisicamente possibile farlo senza esplosioni, la domanda riguarda la sicurezza. Anche se potresti essere in grado di farlo, e sebbene possa essere sicuro in alcune circostanze, non è più sicuro che lasciarli a 2 volt e, direi, che ci sono più rischi.
Alla fine, dipende da te, ma posso pensare a molte ragioni per cui non è sicuro scaricare le batterie in questo modo e non vedo alcun vantaggio nel farlo.
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