Прежде всего: я знаю, что полностью разряженный аккумулятор поврежден навсегда. Я знаю, что он испытывает необратимые химические изменения. Я знаю, что это может взорваться, если вы попытаетесь зарядить его. Но это совсем не относится к моему вопросу:

Безопасно ли разряжать Li-Ion до 0 В и затем постоянно его закорачивать?

Суть этого вопроса в том, что я перерабатываю много старых батарей (смартфоны, ноутбуки и т. Д.), И, конечно же, время от времени мне приходится выбрасывать некоторые из них. Но прежде чем я избавлюсь от них, я должен сохранить их ... И я лично хочу хранить их в максимально безопасном состоянии.

Хранение их «разряженными» до ~ 3 В с помощью устройства, в котором они использовались, все еще сохраняет много энергии в батарее. Если я храню его с напряжением ~ 3 В и, скажем, случайно уронил на него огромный гвоздь, он все равно может сорваться.

Разряжая его до 0 В и замыкая его, я чувствую себя в безопасности - по крайней мере, я так думаю. Это гарантирует, что в нем не осталось электрической энергии, и поэтому ток короткого замыкания не может привести к его взрыву. Тем не менее, я почти ничего не знаю о химических изменениях в ячейке и о том, что на самом деле может произойти, если батарея, разряженная до 0 В (и закороченная), может быть повреждена гвоздем или даже может взорваться сама по себе.

Итак, безопасно ли разряжать литий-ионную батарею до 0 В и замыкать ее? Это даже лучше, чем утилизировать его с оставшимся зарядом 3 В (если вы, конечно, знаете, как правильно его разряжать)?

Спасибо!

Хранение их «разряженными» до ~ 3 В с помощью устройства, в котором они использовались, все еще сохраняет много энергии в батарее.

При 3 В литий-ионная батарея почти не имеет емкости.

На этом графике две батареи емкостью 800 мАч разряжались с разной скоростью. При 0.1A практически не осталось емкости при 3.0V. Даже при 1А они были разряжены на 99%.

Проблема с нулевым вольт

Безопасное падение идеальной батареи до нуля вольт невозможно. Батарея не может опуститься до нуля вольт из-за внутренней химии. При стандартном использовании вы не можете опустить напряжение ниже 2 вольт, даже если вы соединили клеммы вместе. Аккумуляторы будут варьироваться от 3,8 до 2,4 вольт на элемент. По мере падения напряжения внутреннее сопротивление возрастает. Чем выше внутреннее сопротивление, тем ниже ток короткого замыкания. Лично я не уверен, какое минимально возможное безопасное напряжение для литий-ионного аккумулятора, но когда напряжение приближается к этому нижнему пределу, ток падает почти до нуля. Смотрите в конце этого поста для более подробного доказательства этого.

ПРИМЕЧАНИЕ. Вышесказанное относится к идеальной батарее в идеальном мире. В действительности, вы быстро повредите батарею после короткого замыкания. В этот момент внутреннее сопротивление, ток и разность энергии между полуэлементами перестанут иметь значение.

(Я знаю, что этот график щелочной, я не смог найти диаграмму для литий-иона, уверяю вас, он выглядит так же)

Безопасная батарея - это разряженная батарея, разряженная батарея, а разряженная батарея составляет примерно 2 Вольт.

Если вы сбросили напряжение до нуля, я могу вам сказать, что вы сделали больше, чем просто нейтрализовали элементы, вы фундаментально изменили структуру батареи. Li-Ions чувствительны и привередливы. Я не мог догадаться, что именно происходит внутри батареи 0 В, но я могу доказать вам, что она никогда не сможет туда добраться (см. Конец), и тот факт, что она есть, указывает на то, что ваша батарея сейчас находится в небезопасном состоянии.

Мне нравится то, что сказал другой ответ: при 2 вольт внутренняя энергия составляет ~ 0. Это правда, и это хороший способ думать об этом.

Какие меры безопасности я могу предпринять?

Что касается хранения, я понимаю, что хочу хранить их безопасно. Если у вас есть проблемы, есть две вещи, от которых вы можете защититься: пары и огонь.

Для защиты от паров храните их в хорошо проветриваемом помещении или в герметичной упаковке. Lock-n-lock работает хорошо.

Для защиты от огня хорошо работает шлакоблок с куском плитки или брусчаткой сверху и снизу.

Что касается электрической энергии, я могу сказать вам, что, если вы не говорите о батарее для чего-то абсолютно массивного, электрическая энергия в батарее является относительно небольшой опасностью. Это летучая природа химических веществ, которая должна быть вашей главной заботой.

В итоге, закорачивание батарей никогда не является хорошей идеей. Литий-ионные аккумуляторы предназначены для хранения при 2-4 вольт. Используйте их так, как они были предназначены для использования.

Почему я не могу опустить его до нуля вольт?

Аккумулятор состоит из двух половинок элементов. Одна полуэлемент содержит растворенный и твердый реагент A, другой растворенный и твердый реагент B. Перенос электронов из реагента A в реагент B приведет к тому, что A растворяется и связывается с солью и вызывает отделение B от соли и затвердеть. Для любой данной химической реакции существует определенное количество связанной энергии.

Половина водорода имеет потенциал 0 вольт, литиевая половина имеет потенциал -3,04 вольт, натриевая половина составляет -2,71 вольт. смотрите здесь для больше.

Причина, по которой мы видим снижение напряжения при разрядке батареи, заключается в том, что доступность химических веществ в полуэлементе уменьшается, а это значит, что электронам будет сложнее добираться из того места, где они находятся, в одном полэлементе и туда, где они должны быть в другая половина клетки. Представив, что у нас есть две половины ячейки, каждая размером с банку с поп, и один атом растворенного реагента A в одном и один атом твердого реагента B в другом, вы можете представить, что не получите чертовски много напряжения Большая часть энергии реакции будет потрачена на доставку электронов в нужное место.

Эта редкость реагентов при разряде батареи означает, что электроны должны выполнять больше работы, чтобы попасть из одной ячейки в другую. Это проявляется как увеличение в внутреннем сопротивлении и уменьшение в CURRENT за счет поддержания номинального напряжения. Я полагаю, что я мог бы с неохотой признать, что после миллиардов лет соединения возможно, что вы сможете достичь нуля вольт, когда каждый отдельный атом А будет использован, но внутреннее сопротивление в этой точке будет тривиально огромным, а ток - тривиально небольшой. Достаточно сказать, что через несколько минут или часов у вас будет номинальное напряжение ~ 2 вольт.

Я чувствую необходимость уточнить, что я знаю, что это не соответствует эмпирическим данным (то есть, что напряжение может быть сброшено до нуля, если соединить ячейки вместе). Я это понимаю. Аккумулятор перестает себя так вести, потому что он сильно поврежден.

Все еще не убежден ...

Хорошо, у вас есть эта схема, чтобы медленно истощать силы. Вы не можете, или, скорее, у вас уже есть. Как только он достигнет определенного нижнего предела (около 2 вольт), вы больше не сможете получать значительный ток от батареи. Остаются только ppm концентрации реагентов, и их недостаточно для производства значительного тока. Измерьте сопротивление литий-ионной батареи, используя ее при постоянном токе. Я искал график онлайн, все, что я нашел, это щелочные батареи, но график для Li-Ion такой же. По мере того, как вы рисуете все больше и больше, внутреннее сопротивление достигнет вертикальной асимптоты, растущей до бесконечности.

Что на самом деле происходит после этого? Что происходит, когда вы пытаетесь получить больше энергии от батареи, чем она может реально обеспечить? Я не знаю. Существует слишком много переменных, чтобы точно предсказать реакции, нарушения и т. Д., Которые потенциально могут иметь место. Все, что я могу вам сказать, это то, что в батарее есть ограниченный ток, но этот ток всегда будет выходить при постоянном напряжении.

Кажется, вас беспокоит мысль о том, что питание всегда происходит при постоянном напряжении, поэтому я прошу вас подумать об этом следующим образом: 2 9-вольтные батареи имеют БОЛЬШЕ напряжение, чем автомобильные аккумуляторы. Кроме того, вы можете подключить 100 автомобильных аккумуляторов параллельно и получать только 12 вольт.

Это потому, что напряжение ячейки является функцией реакции: два химических вещества, которые находятся в ячейке. Если бы вы сделали элемент автомобильного аккумулятора размером с зерно цило, это было бы 2 вольт, потому что реакция составляет два вольта. Если бы вы сделали автомобильную батарею размером в десять центов, это было бы 2 вольт, потому что реакция составляет два вольта. Потому что данный электрон будет выделять определенное количество энергии при перемещении из точки А в точку Б.

Тем не менее, как многие электроны он способен выталкивая сразу является функцией размера и функцией мощности. Когда батарея станет «мертвой», она будет выталкивать все меньше и меньше электронов, когда в ней заканчивается реагент. Через миллиард лет у него останется ноль реагентов, но реакция, которая не происходит, все равно будет реакцией ~ 3 Вольт.

$Nm$$C$$1 \times 10^{12}$

Я понимаю, что эту концепцию трудно понять и что существует сильная тенденция думать о напряжении батареи как о величине батареи и о том, насколько она «полна» в процентном значении. Тем не менее, это не является точным отражением того, как работают батареи, и их эксплуатация противоречит самим основам электрохимии.

Если на этом этапе вы все еще не уверены, я должен посоветовать вам пройти курс по электрохимии, страница Википедии очень полезна, и я уверен, что существует бесконечный запас учебных пособий YouTube по этой теме.

Но я попробовал это, и у меня не было проблем!

Прохладно. Но вопрос не в том, "можно ли это сделать безопасно?" Конечно, возможно, есть какой-то способ заставить литий-ионную батарею работать при нулевом напряжении, не испуская испарений (для сравнения, вы не сможете обнаружить, пока вы не заболеете от них). Вопрос не в том, возможно ли физически сделать это без взрывов, вопрос в безопасности. Хотя вы можете сделать это, и хотя это может быть безопасно при некоторых обстоятельствах, это не намного безопаснее, чем просто оставить их на 2 вольт, и, я бы сказал, что существует больше рисков.

В конечном счете, это зависит от вас, но я могу думать о многих причинах, по которым разряжать батареи таким образом небезопасно, и не вижу в этом никакой пользы.

Пожалуйста, подтвердите или отметьте правильный, если вы нашли этот ответ полезным

Почти каждая литий-ионная батарея имеет медный анодный токосъемник. Когда медь подвергается высокому анодному напряжению из-за высокого разряда, медь растворяется в электролите, вызывая повышение внутреннего электрического сопротивления. Если разрядка действительно глубокая (т.е. вы оставляете батарею коротко замкнутой в течение двух дней или около того), ваша батарея станет просто бесполезным электрическим сопротивлением (если смотреть с клемм). Но, тем не менее, вы всегда увидите некоторое восстановление напряжения разомкнутой цепи. Как только батарея глубоко разряжена, я бы применил постоянное короткое замыкание как самое безопасное условие.