שְׁאֵלָה:
מה גורם לסוללות נטענות להזדקן? מה ניתן לעשות כדי להאריך את חיי הסוללות הללו?
Mahendra Gunawardena
2015-01-24 19:13:19 UTC
view on stackexchange narkive permalink

בימינו רוב האלקטרוניקה המודרנית משתמשת בסוללות נטענות כמקור חשמל. כמו כן, בימינו רוב הסוללות הנטענות המודרניות מבוססות על יון ליתיום או על פולימר ליתיום. כמו כל מכשירים אחרים, לאורך זמן סוללות נטענות אלו מאבדות את היכולת לטעון, לשמור ולפרוק אנרגיה ולכן על המשתמשים להחליף את המכשירים או את הסוללות הנטענות.

אני מבין שהעלייה בהתנגדות הפנימית של הסוללה היא הגורם העיקרי להזדקנות הסוללה הנטענת. האם זה מדויק? אם כן מה ניתן לעשות כדי להוריד או לבטל את ההתנגדות הפנימית בסוללות נטענות.

אם הבנתי אינה מדויקת מה הסיבה להזדקנות הסוללה הנטענת? חיי סוללה?


הפניות:

  1. אוניברסיטת סוללה
  2. הכל אודות סוללות, חלק 1: מבוא
  3. הכל אודות סוללות, חלק 2: מפרטים & Terminology
  4. הכל על סוללות , חלק 7: ליתיום תיוניל כלוריד
הערה: בכוונה שמרתי גם על התנגדות פנימית / כימיה של סוללות וגם על עיצוב מעגלים אלקטרוניים
האם ראית כבר את [דף זה] (http://batteryuniversity.com/learn/article/elevating_self_discharge)?
זהו נושא חם במחקר ופיתוח עם הרבה כסף שנכנס ועדיין אין פיתרון מספק. שאלה מעניינת מאוד אבל אני מניח שלא קל לענות עליה בפירוט, במיוחד לא על החלק השני.
אני מקווה שמהנדס כימיה או איש מקצוע בכימיה או מחקר יספק קצת תובנה. מנקודת מבט של EE מדובר בעלייה בעכבה. שאלה כיצד ניתן להאט את הגידול בעכבה.
ניתן להבין טוב יותר את העלייה בהתנגדות הפנימית כ- _סימפטום_ להזדקנות, ולא כגורם הבסיסי לכך.
אחד תשובה:
#1
+7
HDE 226868
2015-01-25 02:38:47 UTC
view on stackexchange narkive permalink

אחת הבעיות שפקדו סוללות נטענות ישנות יותר (למשל ניקל קדמיום ($ \ text {NiCad} $) וניקל מתכת הידריד ($ \ text {NiMH} $)) הייתה אפקט הזיכרון. אפקט הזיכרון מתרחש כאשר סוללה נטענת אינה פריקה לחלוטין. לאחר מכן הוא "שוכח" שיש לו יכולת גדולה יותר ממה שהוא חושב שיש לו, ולכן בעתיד הוא מתרוקן פחות.

דוגמה טובה היא בקבוק מים. בתחילה, לבקבוקי מים יכולת מסוימת למים. בואו נגיד שאני שותה את רוב המים בבקבוק מים במהלך שימוש אחד. אם אפקט הזיכרון השפיע על בקבוקי מים, לא אוכל לשתות מים בעתיד לתפוס את החלל שהחזיק את המים שלא היו שיכור בפעם האחרונה. המרחב הנוסף הזה יאבד לנצח. לאורך זמן זה יכול להישחק סוללה נטענת. למרבה המזל, זה בדרך כלל משפיע רק על $ \ text {NiCad} $ ו- $ \ text {NiMH} $ סוללות נטענות.

לא הצלחתי למצוא הרבה אודות השפעות להשפיע רק על סוללות ליתיום יון, אך ישנם הרבה גורמים כלליים. הנה רשימה קצרה:

  • כימיקלים מתפרקים
  • פסיבציה (שמשפיעה על סוללות ליתיום יון), כאשר נוצרת שכבה של כימיקלים לא רצויים על תא הסוללה . זה דן בתופעה קשורה בעמוד 4258:

    למרבה הצער, בעת הטעינה, לליתיום יש נטייה חזקה ליצור משקעים ודנדריטים טחביים בממיסים האורגניים הנוזליים הרגילים ראה איור 15 ב). זה מגביל את חיי המחזור ל- 100-150 מחזורים (נמוך במידה ניכרת מ -300 המחזורים הנדרשים לתא מסחרי), כמו גם להגדיל את הסיכון לאירוע בטיחות.

  • מתחים ונזילות מכניות. סוללות יכולות להיפגע במגוון דרכים, מה שגורם לרכיבים פנימיים להישבר ולגרום לדליפת כימיקלים. זה יכול להיות מסוכן מאוד לבני אדם.
ישנם גורמים אחרים לטווח הארוך המגבירים את הזדקנות הסוללה. נראה שהדף שקישרתי לרשימה שלמעלה אוהב את משוואת Arrhenius: $$ k = Ae ^ {- E_a / RT} $$ שמראה שקצב התגובות הכימיות משתנה עם שינוי הטמפרטורה. . טמפרטורות גבוהות פירושן תגובות מהירות יותר אך אולי גם חיים קצרים יותר; זה יכול להשפיע באופן משמעותי על סוללות שאינן נטענות.

לבסוף, יש תופעה של פריקה עצמית, והיא כאשר תגובות לא רצויות בסוללה "אוכלות". כביכול, בקיבולת הסוללה. התהליך יכול להיות שונה בהתאם לסוג הסוללה. באוניברסיטת סוללה יש דף, שייתכן שכבר ראיתם. הוא חוזר ומדגיש כי הטמפרטורה יכולה להאיץ את התהליך הזה. באופן מפחיד מספיק, סוללות ליתיום יון עשויות להתרוקן עד 5% במהלך 24 השעות הראשונות, ולהאט עד 1-2% לחודש לאחר מכן.

מה גורם לאפקט הזיכרון? איך הדנדריטים מזיקים? האם פריקה עצמית תורמת לאובדן יכולת לטווח ארוך או שהיא משתמשת רק בכושר בתשלום זה?
@Rick [Wikipedia] (http://en.wikipedia.org/wiki/Memory_effect) נותן תהליך זמני אחד קשור והמנגנון העומד מאחוריו: * דיכאון מתח נגרם על ידי טעינת יתר חוזרת של סוללה, הגורמת להיווצרות קטנה גבישי אלקטרוליט על הצלחות. אלה יכולים לסתום את הלוחות, להגביר את ההתנגדות ולהוריד את המתח של כמה תאים בודדים בסוללה. זה גורם לכך שהסוללה בכללותה מתרוקנת במהירות כאשר אותם תאים בודדים מתרוקנים במהירות ומתח הסוללה בכללותה נופל פתאום. *
Re, _The_ "אפקט הזיכרון." בדוק את http://www.z80.info/nicd2.txt הגרסה הקצרה היא, כן, יש השפעה כזו, אך _רוב_ מהבעיות שהאשימו בה אי פעם נבעו מבעיות אחרות (בעיקר, מטעני זרזיגה מעוצבים בצורה גרועה). מידע זה מגיע בסופו של דבר ממהנדסי נאס"א שהיו מוכנים לבזבז _ הרבה_ כסף בכדי להבין את הסוללות שתכננו לשלוח למשימות חלל.


שאלה ותשובה זו תורגמה אוטומטית מהשפה האנגלית.התוכן המקורי זמין ב- stackexchange, ואנו מודים לו על רישיון cc by-sa 3.0 עליו הוא מופץ.
Loading...