¿Qué causa que las baterías recargables envejezcan? ¿Qué se puede hacer para extender la vida útil de estas baterías?

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En la actualidad, la mayoría de los dispositivos electrónicos modernos usan baterías recargables como fuente de energía. Además, en la actualidad, las baterías recargables más modernas están basadas en iones de litio o polímeros de litio . Al igual que cualquier otro dispositivo, con el tiempo estas baterías recargables pierden la capacidad de recargar, retener y descargar energía, por lo que los usuarios deben reemplazar los dispositivos o las baterías recargables.

Tengo entendido que el aumento de la resistencia interna de la batería es la causa principal del envejecimiento de la batería recargable. ¿Es esto exacto? Si es así, qué se puede hacer para reducir o eliminar la resistencia interna en las baterías recargables.

Si mi comprensión es inexacta, ¿cuál es la causa del envejecimiento de la batería recargable?

Si se entienden las causas del envejecimiento de la batería, ¿cómo pueden los ingenieros electrónicos diseñar circuitos de carga y descarga para extender la vida útil de la batería recargable?


Referencias

  1. Universidad de la batería
  2. Todo sobre las baterías, Parte 1: Introducción
  3. Todo sobre las baterías, Parte 2: Especificaciones y terminología
  4. Todo sobre las baterías, Parte 7: cloruro de litio-tionilo
Mahendra Gunawardena
fuente
Nota: deliberadamente mantuve juntos la Resistencia interna / Química de la batería y el diseño de circuitos electrónicos
Mahendra Gunawardena
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HDE 226868
1
Este es un tema candente en investigación y desarrollo con mucho dinero y aún no hay una solución satisfactoria. Una pregunta muy interesante, pero supongo que no es fácil responderla en detalle, especialmente no en la segunda parte.
Trilarion
Espero que un ingeniero químico o un profesional de la química o una investigación proporcionen alguna información. Desde un punto de vista EE, es un aumento de la impedancia. La pregunta sería ¿cómo puede ralentizarse el aumento de la impedancia?
Mahendra Gunawardena
El aumento de la resistencia interna podría entenderse mejor como un síntoma del envejecimiento, no como la causa principal del mismo.
Solomon Slow

Respuestas:

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Uno de los problemas que afectaban a las baterías recargables antiguas (por ejemplo, níquel cadmio ( ) e níquel metal hidruro ( NiMH )) fue el efecto memoria . El efecto de memoria ocurre cuando una batería recargable no está completamente descargada. Luego "olvida" que tiene una mayor capacidad de la que cree tener, y en el futuro descarga menos.NiCadNiMH

NiCadNiMH

No he podido encontrar mucho acerca de los efectos que influyen solo en las baterías de iones de litio, pero hay muchos factores generales . Aquí hay una breve lista:

  • Descomposición de productos químicos
  • Pasivación (que afecta a las baterías de iones de litio), que es cuando se forma una capa de productos químicos no deseados en la celda de la batería. Esto discute un fenómeno relacionado en la página 4258:

    Desafortunadamente, en la recarga, el litio tiene una fuerte tendencia a formar depósitos de musgo y dendritas en los solventes orgánicos líquidos habituales (véase la Figura 15B). Esto limita la vida útil del ciclo a 100-150 ciclos (considerablemente menor que los 300 ciclos requeridos para una celda comercial), así como también aumenta el riesgo de un incidente de seguridad.

  • Tensiones mecánicas y fugas. Las baterías pueden dañarse de varias maneras, lo que hace que los componentes internos se rompan y provoquen fugas de productos químicos. Esto puede ser muy peligroso para los humanos.
k=UNmi-miun/ /RT

Finalmente, está el fenómeno de la autodescarga , que es cuando las reacciones no deseadas en la batería "se comen", por así decirlo, a la capacidad de la batería. El proceso puede diferir según el tipo de batería. Battery University tiene una página , que tal vez ya haya visto. Reitera que la temperatura puede acelerar este proceso. Bastante asustadizo, las baterías de iones de litio pueden descargar hasta un 5% en las primeras 24 horas, disminuyendo a 1-2% por mes después de eso.

HDE 226868
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¿Qué causa el efecto memoria? ¿Cómo son perjudiciales las dendritas? ¿La autodescarga contribuye a la pérdida de capacidad a largo plazo o solo consume capacidad en esa carga?
Rick
@Rick Wikipedia ofrece un proceso temporal relacionado y el mecanismo detrás de él: la depresión del voltaje es causada por la
HDE 226868
Re, El "efecto memoria". Eche un vistazo a z80.info/nicd2.txt La versión corta es: Sí, existe tal efecto, pero la mayoría de los problemas que se le han atribuido en realidad se debieron a otros problemas (sobre todo, cargadores de goteo mal diseñados). En última instancia, esta información proviene de ingenieros de la NASA que estaban dispuestos a gastar mucho dinero para comprender las baterías que planeaban enviar en misiones espaciales.
Solomon Slow