tout d'abord: je sais qu'une batterie complètement déchargée est endommagée de façon permanente. Je sais qu'il subit des changements chimiques irréversibles. Je sais que ça pourrait exploser si vous essayez de le charger. Mais ce n'est pas du tout pertinent pour ma question:
Est-il sûr de décharger le Li-Ion à 0 V et de le court-circuiter définitivement après?
Le point de cette question est: je recycle beaucoup de vieilles piles (Smartphones, ordinateurs portables, ...) et bien sûr, je dois aussi en éliminer de temps en temps. Mais avant de les jeter, je dois les stocker ... Et je veux personnellement les stocker dans l'état le plus sûr possible.
Les stocker "déchargés" à ~ 3V avec l'appareil dans lequel ils étaient utilisés préserve toujours beaucoup d'énergie dans la batterie. Si je le stocke avec du ~ 3V et, disons, que je laisse tomber accidentellement un énorme clou dessus, il risque de tomber.
Le décharger à 0V et le court-circuiter, je me sens très en sécurité - du moins je le pense. Cela garantit qu'il n'y a pas d'énergie électrique à l'intérieur et donc qu'aucun courant de court-circuit ne pourrait l'exploser. Cependant, je ne sais pratiquement rien des changements chimiques dans la cellule et de ce qui pourrait réellement se produire si la batterie déchargée à 0 V (et court-circuitée) pouvait être endommagée par un clou ou même exploser d'elle-même.
Alors, est-il sûr de décharger une batterie Li-Ion à 0 V et de la court-circuiter? Est-ce encore mieux que de le jeter avec 3V de charge restante (si vous avez le savoir-faire pour le décharger correctement bien sûr)?
Merci!
Réponses:
À 3 V, une batterie Li-ion n'a presque plus de capacité.
Dans ce graphique, deux batteries de 800 mAh ont été déchargées à différents taux. À 0,1 A, il n'y avait pratiquement plus de capacité à 3,0 V. Même à 1 A, ils étaient déchargés à 99%.
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Le problème avec zéro volt
Il est impossible de laisser tomber une batterie idéale à zéro volt. Une batterie ne peut pas descendre à zéro volt à cause de la chimie interne. Dans une utilisation standard, vous ne pouvez pas faire tomber la tension en dessous de 2 volts, même si vous avez câblé les bornes ensemble. Les piles varieront entre 3,8 et 2,4 volts par cellule. Lorsque la tension baisse, la résistance interne augmente. Plus la résistance interne est élevée, plus le courant sur le court-circuit est faible. Je ne sais pas personnellement quelle est la tension de sécurité la plus basse possible pour une cellule Li-Ion, mais à mesure que la tension approche de cette limite inférieure, le courant chutera à presque zéro. Voir la fin de ce post pour une preuve plus détaillée de cela.
REMARQUE: ce qui précède est vrai pour une batterie parfaite dans un monde parfait. En réalité, vous endommagerez gravement la batterie rapidement après l'avoir court-circuitée. À ce stade, la résistance interne, le courant et la différence d'énergie entre les demi-cellules cesseront tous d'avoir de l'importance.
(Je sais que ce graphique est alcalin, je n'ai pas trouvé de diagramme pour un Li-ion, je vous assure qu'il a la même apparence)
Une batterie sûre est une batterie morte et une batterie morte et une batterie morte est d'environ 2 volts.
Si vous avez baissé la tension à zéro, je peux vous dire que vous avez fait plus que neutraliser les cellules, vous avez fondamentalement modifié la structure de la batterie. Les Li-Ions sont sensibles et capricieux. Je ne pouvais pas deviner ce qui se passait exactement à l'intérieur d'une batterie 0V, mais je peux vous prouver qu'elle ne peut jamais y arriver (voir fin) et le fait qu'elle indique que votre batterie est maintenant dans un état dangereux.
J'aime ce que l'autre réponse a dit: à 2 volts, l'énergie interne est ~ 0. C'est vrai, et c'est une bonne façon d'y penser.
Quelles mesures de sécurité puis-je prendre?
Quant au stockage, je comprends vouloir les stocker en toute sécurité. Si vous avez des inquiétudes, vous pouvez vous protéger contre 2 choses: les fumées et le feu.
Pour se protéger des fumées, entreposer soit dans un endroit bien ventilé, soit dans un contenant hermétique. Un lock-n-lock fonctionne bien.
Pour se protéger contre le feu, un parpaing avec un morceau de tuile ou un pavé en haut et en bas fonctionne bien.
En ce qui concerne l'énergie électrique, je peux vous dire que, à moins que vous ne parliez d'une batterie pour quelque chose d'absolument massif, l'énergie électrique dans la batterie est un danger relativement faible. C'est la nature volatile des produits chimiques qui devrait être votre plus grande préoccupation.
En résumé, court-circuiter les batteries n'est jamais une bonne idée. Les batteries au lithium-ion ont été conçues pour être stockées à 2-4 volts. Utilisez-les tels qu'ils ont été conçus pour être utilisés.
Pourquoi ne puis-je pas le laisser tomber à zéro volt?
Une batterie est composée de deux demi-cellules. Une demi-cellule contient le réactif dissous et solide A, l'autre réactif dissous et solide B. Un transfert d'électrons du réactif A au réactif B entraînera la dissolution et la liaison de A avec un sel, et provoquera la séparation de B d'un sel et solidifier. Pour toute réaction chimique donnée, une quantité d'énergie définie est associée.
La demi-pile à hydrogène a un potentiel de 0 volt, une demi-pile au lithium a un potentiel de -3,04 volts, une demi-pile au sodium a -2,71 volts. voir ici pour en savoir plus.
La raison pour laquelle nous voyons la tension diminuer à mesure que la batterie se décharge est que la disponibilité des produits chimiques dans la demi-cellule diminue, ce qui signifie que les électrons auront plus de difficulté à se rendre de l'endroit où ils se trouvent dans une demi-cellule à l'endroit où ils doivent se trouver dans le autre demi-cellule. En imaginant que nous avions deux demi-cellules de la taille d'une boîte de conserve et un atome de réactif dissous A dans un et un atome de réactif solide B dans l'autre, vous pouvez imaginer que vous n'obtiendrez pas beaucoup de tension , la majeure partie de l'énergie de la réaction sera dépensée simplement en amenant les électrons au bon endroit.
Cette rareté des réactifs à mesure que la batterie se décharge signifie que les électrons doivent faire plus de travail pour passer d'une cellule à l'autre. Cela se traduit par une augmentation de la résistance interne et une diminution du COURANT au détriment du maintien de la tension nominale. Je suppose que je pourrais admettre à contrecœur qu'après des milliards d'années de connexion, il est possible que vous puissiez atteindre zéro volt lorsque chaque atome de A a été utilisé, mais la résistance interne à ce stade serait trivialement énorme, le courant trivialement petit. Suffisant pour dire, après seulement quelques minutes ou heures, vous auriez une tension nominale de ~ 2 volts.
Je ressens le besoin de préciser que je suis conscient que cela ne correspond pas aux données empiriques (c'est-à-dire que la tension peut être réduite à zéro en câblant les cellules ensemble). Je comprends que. La batterie cesse de se comporter de cette façon car elle a été gravement endommagée.
Toujours pas convaincu ...
D'accord, vous avez ce schéma pour saper lentement le pouvoir. Vous ne pouvez pas, ou plutôt, vous l'avez déjà fait. Une fois qu'il atteint une certaine limite inférieure (près de 2 volts), vous ne pouvez plus tirer de courant significatif de la batterie. Il ne reste que des concentrations en ppm de réactifs et il n'y en a pas assez pour produire un courant significatif. Mesurez la résistance d'une batterie Li-Ion tout en la tirant à un courant constant. J'ai cherché le graphique en ligne, tout ce que j'ai trouvé était des piles alcalines, mais le graphique est le même pour un Li-Ion. Au fur et à mesure que vous dessinez, la résistance interne atteindra une asymptote verticale, augmentant à l'infini.
Que se passe-t-il réellement après cela? Que se passe-t-il lorsque vous essayez de tirer plus d'énergie d'une batterie qu'elle ne peut en fournir? Je ne sais pas. Il y a trop de variables pour prévoir avec précision les réactions, les brèches, etc. qui pourraient avoir lieu. Tout ce que je peux vous dire, c'est qu'il y a une quantité limitée de courant dans une batterie, mais ce courant sort toujours à une tension constante.
L'idée que la puissance arrive toujours à une tension constante vous semble troublante, alors je vous demande de penser comme ça: 2 batteries de 9 volts ont PLUS de tension qu'une batterie de voiture. De plus, vous pouvez brancher 100 batteries de voiture en parallèle et n'obtenir toujours que 12 volts.
En effet, la tension cellulaire est fonction de la réaction: les deux produits chimiques qui se trouvent dans la cellule. Si vous faites une cellule de batterie de voiture de la taille d'un cylindre à grain, ce serait 2 volts, car la réaction est de deux volts. Si vous faites une batterie de voiture de la taille d'un sou, ce serait 2 volts car la réaction est de deux volts. Parce qu'un électron donné libérera une quantité d'énergie donnée en se déplaçant du point A au point B.
Cela dit, le nombre d' électrons qu'il est capable d'extraire à la fois est fonction de la taille et de la capacité. Au fur et à mesure que la batterie devient «morte», elle pourra pousser de moins en moins d'électrons lorsqu'elle sera à court de réactif. Dans un milliard d'années, il ne restera plus de réactifs, mais la réaction qui ne se produit pas sera toujours une réaction de ~ 3 volts.
Je comprends que ce concept est difficile à comprendre et qu'il existe une forte tendance à penser que la tension de la batterie est liée à l'ampleur d'une batterie et à son degré de "pleine" en termes de pourcentage. Néanmoins, ce n'est pas un reflet fidèle du fonctionnement des batteries, et pour qu'elles fonctionnent autrement, cela contredit les principes fondamentaux de l'électrochimie.
Si à ce stade, vous n'êtes toujours pas convaincu, je dois vous conseiller de suivre un cours d'électrochimie, la page Wikipédia est très utile et je suis sûr qu'il existe une offre infinie de tutoriels YouTube sur le sujet.
Mais j'ai essayé et je n'ai pas eu de problème!
Cool. Mais la question n'est pas "peut-il être fait en toute sécurité?" Bien sûr, il y a peut-être un moyen d'obtenir un Li-ion à zéro volt sans émettre de fumées (que vous ne pourrez pas, pour mémoire, détecter jusqu'à ce que vous en tombiez malade). La question n'est pas de savoir s'il est physiquement possible de le faire sans explosions, la question concerne la sécurité. Bien que vous puissiez le faire, et même si cela peut être sûr dans certaines circonstances, ce n'est pas plus sûr que de simplement les laisser à 2 volts et, je dirais, qu'il y a plus de risques.
En fin de compte, cela dépend de vous, mais je peux penser à de nombreuses raisons pour lesquelles il est dangereux de décharger les batteries de cette façon, et je ne vois aucun avantage à le faire.
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Presque toutes les batteries Li-ion ont du cuivre comme collecteur de courant d'anode. Lorsque le cuivre est exposé à une tension d'anode élevée en raison d'une décharge élevée, le cuivre se dissout dans l'électrolyte, provoquant une augmentation de la résistance électrique interne. Si la décharge est vraiment profonde (c'est-à-dire que vous laissez la batterie en court-circuit pendant environ deux jours), votre batterie deviendra juste une résistance électrique inutile (vue depuis les bornes). Mais cependant, vous verrez toujours une certaine récupération de la tension en circuit ouvert. Une fois que la batterie est profondément déchargée, j'appliquerais un court-circuit permanent comme condition la plus sûre.
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