Resistenza interna e capacità

[marcodef]

Originalmente inviato da forbice

questo concetto lo potete provare da voi se avete un carica batterie che vi segnala e misura anche la RESISTENZA INTERNA DI UNA BATTERIA per esempio LIPO.

prendete la batteria e il carica batteria e mettetela a caricare in un ambiente freddo ......

vedrete che il valore di resistenza interna sarà molto elevato e quando il carica batteria avrà finito di caricare la batteria al valore nominale di 4, 20 volt a cella , staccate il tutto....

lasciate la lipo a riposo circa 10 minuti in modo tale che tutti i processi chimici si stabilizzano e le reazioni chimiche finiscono .....

leggete ora con un tester o dispositivo simile la tensione di ogni cella vedrete che non sarà mai per tutte uguali e con tensioni diverse ........

questo perché ogni cella ha reagito in maniera differente alla carica e ogni volta il valore di tensione a vuoto è diverso .......

il carica batteria si ferma quando la tensione a vuoto + resistenza interna x corrente di carica = 4,20 volt ........

quindi è per questo che i costruttori dicono di caricare le celle con correnti di carica che siano più basse o al massimo uguali alla capacità nominale della batteria medesima ........

perché cosi facendo si è più sicuri che il carica batteria si fermerà sicuramente quando le celle saranno cariche al 99% della loro capacità a discapito del secondo fattore ( resistenza interna x corrente di carica ) ..... proprio per la formula della legge di ohm che ho descritto sopra ......



naturalmente se la batteria viene caricata all temperatura esterna di 20° gradi centigradi la RESISTENZA INTERNA sarà sicuramente più piccola come valore ohmmico rispetto alla stessa batteria caricata a 0 çentigradi , quindi di nuovo il secondo fattore ( RESISTENZA INTERNA X CORRENTE DI CARICA ) avrà un valore di volt molto trascurabile rispetto al valore di tensione a vuoto e quindi il carica batteria si fermerà caricando le celle al più vicino valore di CAPACITA NOMINALE della batteria medesima ......

descrivere tutto questo è molto lungo , ma spero di avere spiegato il meglio i fenomeni e le formule basilari che riguardano la carica e scarica in una batteria .....

ciao a tutti....

Pessimo consiglio: caricare una batteria fredda anche una sola volta non solo può irreversibilmente danneggiarla ma è anche pericoloso!

Le batterie al litio di qualsiasi sorta hanno un range di temperature oltre il quale non va assolutamente tentato di caricarle, di solito tra 10 e 30 gradi C.
Il range di scarica è molto più largo.

Il motivo non è chimico, è più meccanico e in rete è ampiamente spiegato.


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[forbice]

Originalmente inviato da marcodef

Pessimo consiglio: caricare una batteria fredda anche una sola volta non solo può irreversibilmente danneggiarla ma è anche pericoloso!

Le batterie al litio di qualsiasi sorta hanno un range di temperature oltre il quale non va assolutamente tentato di caricarle, di solito tra 10 e 30 gradi C.
Il range di scarica è molto più largo.

Il motivo non è chimico, è più meccanico e in rete è ampiamente spiegato.


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ma mi spieghi cosa intendi per meccanico ?
mi dai dei link utili dove si spiega questo fattore meccanico per favore ?
l'avrai letto su qualche libro o su qualche sito , penso
grazie .....
cosi rimangono informazioni per tutti .......

[forbice]

da specificare che se rimaniamo sul concetto teorico di avere 2 batterie con RI UGUALI SEMPRE NEL TEMPO ,ma con CAPACITA DIVVERENTI e collegate in parallelo , durante la carica esse saranno attraversate da 1/2 corrente date dal carica batterie ( generatore costante di corrente ) , ma nello stesso momento nel circuito composto solo dalle 2 batterie , quella con capacità più piccola tenterà di caricarsi prima ma verrà immediatamente scaricata dall' altra batteria con capacità minore che nello stesso arco di tempo non avrà avuto il tempo di caricarsi come l'altra .....e quindi la carica sarà sempre uguale e simile tra le due batterie ......
questo è dovuto ed è assicurato dai fili del bilanciamento collegati alle due batterie che permettono di creare i paralleli tra le celle delle due batterie.....

come spiegavo prima se si omette di mettere in parallelo le celle tra di loro tra le due batterie ( togliendo i fili del bilanciamento ) , la carica sarà cieca e incompleta per una delle due batterie e quella con capacità minore avrebbe sicuramente delle celle sovracaricate con il pericolo di esplosione per surriscaldamento , mentre l'altra avrebbe celle non caricate al 100%......

[forbice]

ultima considerazione visto che il forum non mi permette di scrivere a lungo .....
nella maglia composta solo dalle due batterie messe in parallelo , la batteria con meno capacita ma con entrambe le RI TEORICHE UGUALI E COSTANTI NEL TEMPO , tenterà di caricarsi prima , ma verrà immediatamente scaricata dalla batteria con più capacità......
questo creerà delle correnti di scarica che si sommeranno alla 1/2 corrente data dal carica batteria nel ramo dove c'è la batteria con capacità più grande , mentre nel ramo della batteria con meno capacità la stessa corrente di scarica si sottrarrà alla 1/2 corrente data dal carica batteria e quindi in fondo alle nostre analisi del circuito complessivo il ramo con batteria con capacità maggiore sarà attraversata con un valore di corrente > rispetto al ramo dove c'è la batteria con capacità minore .........
da osservare per il principio dei nodi alle maglie che la somma algebrica delle correnti entranti e uscenti in un nodo deve valere sempre 0 , che la corrente che parte dal carica batterie verso le due batterie avra sempre il valore impostano da noi dal carica batterie .....
si sono usati i principi di SOVRAPPOSIZIONE DEGLI EFFETTI
EQUAZIONI ALLE MAGLIE
E ALTRI PRINCIPI FONDAMENTALI NELL ELETTROTECNICA GENERALE ...
ciao

[marcodef]

Originalmente inviato da forbice

ma mi spieghi cosa intendi per meccanico ?
mi dai dei link utili dove si spiega questo fattore meccanico per favore ?
l'avrai letto su qualche libro o su qualche sito , penso
grazie .....
cosi rimangono informazioni per tutti .......

Scusate il papiro

Vediamo innazitutto come e' fatta una batteria ricaricabile agli ioni di litio: possiamo evidenziare 4 elementi principali:

Anodo: in scarica fornisce gli elettroni al circuito esterno venendo ossidato da una reazione elettrochimica. quasi tutte le batterie che usiamo nei nostri modelli hanno l'anodo in grafite (carbonio) di qualche sorta, le piu' di moda oggi in grafene (!), che sempre grafite e'...
Catodo: in scarica si prende gli elettroni dal circuito esterno e viene ridotto da una reazione elettrochimica. E' solitamente realizzato da un composto di Litio con un metallo di transizione ossidato, solitamente Cobalto o Manganese (LiCoO2 - LiMn2O4 etc..) oppure, nelle LiFe da un fosfato di ferro (LiFePO4). Il potenziale di ossidoriduzione del composto e' il responsabile della caratteristica tensione massima della batteria.
Elettrolita: permette il passaggio degli ioni dall'anodo al catodo o viceversa. puo' essere una soluzione liquida, un gel o un polimero (guarda caso nelle nostre LiPO!)
Separatore: e' una membrana permeabile agli soli ioni di litio, e serve ad evitare che impurita' o altri ioni possano migrare dai due poli della batteria evitando deterioramenti o corti.

Anodo e catodo sono realizzati in modo da essere porosi agli ioni di litio, questo ne aumenta la superficie e quindi la quantita' di ioni Li+ possono assorbire. tale quantita di ioni Li+ e' di fatto la capacita' della batteria, la capacita' della batteria e' infatti una unita' di misura della carica elettrica e non va confusa con la capacita' di un condensatore.

Possiamo dunque pensare alla batteria come ad un marchingegno che contiene delle cariche (gli ioni di litio) che in scarica scorrono dall'anodo verso il catodo dove devono intercalarsi in mezzo poroso. La velocita di diffusione (che e' un processo fisico e non chimico) degli ioni nel composto del catodo e' il principale fattore che determina la resistenza interna della batteria. Esso causa anche una pressione meccanica che tende a far gonfiare la cella stessa, ed e' per questo che le batterie al litio non sono montate in involucri rigidi. Se esageriamo con la corrente in scarica ecco che questo rigonfiamento puo' diventare permanente, di fatto compromettendo le caratteristiche FISICHE del catodo, abbiamo sfasciato i pori e quindi ora non funge piu' come prima. La stessa cosa accade quando sovrascarichiamo la cella, cioe' cerchiamo di mettere troppi ioni nel catodo innalzandone la pressione interna (c'e' in effetti un esubero di cariche nella batteria che serve a mantenere le prestazioni nel tempo)..

Piccola parentesi:
In scarica l'anodo cede gli ioni, tanto piu' velocemente puo cederli tanta piu' corrente la batteria potra' erogare, per questo mettendo una pressione sul''anodo di fatto si riduce la resistenza interna, come diceva Milan (Umberto). La pratica pero' non e' sicura e porta al deterioramento precoce delle celle. Ci sono molti articoli a riguardo, le prime auto elettriche che batterie al litio "spremevano" cosi' le celle... Chiusa parentesi :-)

ora,
in carica il discorso e' simile. E' addirittura piu' esasperato in quanto la grafite e' un materiale estremente leggero, per cui assorbendo gli ioni si espande di circa il 400%. In effetti e' l'anodo il punto piu' debole delle batterie al litio, per questo tutte queste innovazioni sulle celle ad alta scarica tipo le grafene o qualle con anodo al composto di silicio.
Quando la cella e' fredda la lunghezza di diffusione aumenta, il che significa che gli ioni fanno piu' fatica ad intercalarsi, questo puo' causare una vera e propria pressione meccanica che puo' portare al rigonfiamento permanente della cella o addirittura dell'esplosione. chiaramente si alza la resistenza interna ma non e' quello il problema quando si cerca di ricare una batteria troppo fredda. il problema, come visto, di fatto e' meccanico e consiste nel deterioramento fisico di un mezzo poroso (una spugna!!).


leggo questo sul foglio di precauzioni della ultime gensAce che ho acquistato:
"never attempt to charge the battery if the temperature is below 32 F (0 C), this could cause inflation, permanent damage and, eventually, explosion. If charging in lower temperatures, lower the charging current to 1/2 or 1/4 C"

Se avete avuto la pazienza di leggere fino a qui c'e' un ultima considerazione da fare:
dovrebbe essere chiaro a questo punto che le resistenze interne in scarica e in carica saranno diverse.


PS: ho parlato di ioni e cariche elettriche, una lacuna non e' ne' uno ne' l'altro... proprio non c'entra nulla.