O que faz com que as pilhas recarregáveis ​​envelhecam? O que pode ser feito para prolongar a vida útil dessas baterias?

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Hoje em dia, a maioria dos eletrônicos modernos usa baterias recarregáveis ​​como fonte de energia. Além disso, atualmente, a maioria das baterias recarregáveis ​​modernas são baseadas em íon de lítio ou polímero de lítio . Como qualquer outro dispositivo, com o tempo, essas baterias recarregáveis ​​perdem a capacidade de recarregar, reter e descarregar energia, assim, os usuários precisam substituir os dispositivos ou baterias recarregáveis.

Entendo que o aumento da resistência interna da bateria é a principal causa do envelhecimento da bateria recarregável. Isso é preciso? Nesse caso, o que pode ser feito para diminuir ou eliminar a resistência interna em baterias recarregáveis.

Se meu entendimento for impreciso, qual é a causa do envelhecimento da bateria recarregável?

Se as causas do envelhecimento da bateria são compreendidas, como os engenheiros eletrônicos podem projetar circuitos de carga e descarga para prolongar a vida útil da bateria recarregável?


Referências:

  1. Battery University
  2. Tudo sobre baterias, parte 1: Introdução
  3. Tudo sobre baterias, parte 2: especificações e terminologia
  4. Tudo sobre baterias, parte 7: cloreto de tionil de lítio
Mahendra Gunawardena
fonte
Nota: Eu deliberadamente mantive a resistência interna / química da bateria e o projeto de circuitos eletrônicos juntos
Mahendra Gunawardena
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HDE 226868
1
Este é um tópico importante em pesquisa e desenvolvimento, com muito dinheiro investido e ainda não há solução satisfatória. Uma pergunta muito interessante, mas acho que não é fácil responder em detalhes, principalmente a segunda parte.
Trilarion
Espero que um engenheiro químico ou profissional de química ou pesquisa forneça algumas dicas. Do ponto de vista de EE, é o aumento da impedância. Questão: como diminuir o aumento da impedância?
Mahendra Gunawardena
O aumento da resistência interna pode ser melhor compreendido como um sintoma do envelhecimento, não como a causa raiz dele.
Solomon Slow

Respostas:

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NiCadNiMH

NiCadNiMH

Não consegui descobrir muito sobre os efeitos que influenciam apenas as baterias de íons de lítio, mas há muitos fatores gerais . Aqui está uma pequena lista:

  • Químicos quebrando
  • Passivação (que afeta as baterias de íons de lítio), que é quando uma camada de produtos químicos indesejados se forma na célula da bateria. Isso discute um fenômeno relacionado na página 4258:

    Infelizmente, na recarga, o lítio tem uma forte tendência a formar depósitos musgosos e dendritos nos solventes orgânicos líquidos usuais (cf. Figura 15B). Isso limita a vida útil de 100 a 150 ciclos (consideravelmente menor que os 300 necessários para uma célula comercial), além de aumentar o risco de um incidente de segurança.

  • Tensões mecânicas e vazamentos. As baterias podem ser danificadas de várias maneiras, causando a quebra de componentes internos e vazando produtos químicos. Isso pode ser muito perigoso para os seres humanos.
k=UMAe-Euma/RT

Finalmente, há o fenômeno da autodescarga , que é quando reações indesejadas na bateria "corroem", por assim dizer, a capacidade da bateria. O processo pode diferir com base no tipo de bateria. A Battery University possui uma página , que você já deve ter visto. Reitera que a temperatura pode acelerar esse processo. Curiosamente, as baterias de íon de lítio podem descarregar até 5% nas primeiras 24 horas, diminuindo para 1-2% por mês depois disso.

HDE 226868
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O que causa o efeito de memória? Como os dendritos são prejudiciais? A autodescarga contribui para a perda de capacidade a longo prazo ou utiliza apenas a capacidade nessa carga?
Rick Rick
O @Rick Wikipedia fornece um processo temporário relacionado e o mecanismo por trás dele: a depressão de tensão é causada pelo excesso de carga repetida de uma bateria, que causa a formação de pequenos cristais de eletrólito nas placas. Eles podem entupir as placas, aumentando a resistência e diminuindo a tensão de algumas células individuais da bateria. Isso faz com que a bateria como um todo pareça descarregar rapidamente, pois essas células individuais descarregam rapidamente e a voltagem da bateria como um todo diminui repentinamente.
HDE 226868
Re, o "efeito memória". Confira z80.info/nicd2.txt A versão curta é: Sim, existe esse efeito, mas a maioria dos problemas que já foram atribuídos a ela ocorreu devido a outros problemas (principalmente carregadores de gotejamento mal projetados). Essa informação vem de engenheiros da NASA que estavam dispostos a gastar muito dinheiro para entender as baterias que planejavam enviar em missões espaciais.
Solomon Slow