O que causa a sobrecarga de uma bateria?

Depende da bateria. O que é universal é que todos os processos de carregamento da bateria envolvem uma reacção química que armazena a energia que entra na bateria. O processo de descarga é o ' reverse' reacção para gerar energia. As baterias de lítio são um pouco diferentes na medida em que o seu processo de carga pode ser pensado como 'armazenamento de íons' mas para efeitos do que sobrecarrega uma bateria, podemos pensar nisso como a mesma coisa.

Então para entender a sobrecarga, deixe's primeiro entender a carga. Normalmente aplicamos uma voltagem que é superior à química da bateria como um meio de "empurrar" energia para dentro da bateria. Para uma bateria de chumbo-ácido, a voltagem da célula é cerca de 2V; para níquel-hidreto metálico é cerca de 1.2V, para lítio it's entre 3.7 e 4.2V, etc.

O que acontece quando "empurramos" energia para dentro da célula é quimicamente diferente para cada tipo de célula, daí que o que acontece quando nós sobrecarregamos também é diferente. Mas em geral, se empurrarmos a energia para além da capacidade de absorção da bateria' há várias falhas no interior da bateria. De certa forma, você pode pensar nisso como comer demais; você pode continuar comendo desde que não esteja cheio, mas uma vez cheio, se você continuar se enchendo de comida, coisas ruins vão acontecer, mas o que exatamente essas coisas são depende de que espécie você é.

Let's olhe um exemplo para baterias de chumbo ácido. Qualquer voltagem sobre a voltagem química básica (~2V) irá carregar a bateria, se esta descarregar. Se uma célula estiver baixa, podemos aplicar qualquer voltagem mais alta (3 ou mesmo 4V), e a bateria irá apenas "sugar" a energia através do fluxo de corrente; quanto maior a voltagem aplicarmos, maior a corrente, mas enquanto houver alta corrente fluindo, a voltagem não'não importa, porque essa corrente é absorvida pela bateria. Isto é o que permite carregar rapidamente uma bateria de chumbo-ácido. Como a energia 'enche' subindo o reservatório interno, a corrente irá reduzir (como nós abrandamos a nossa alimentação à medida que ficamos cheios quando comemos). Se a bateria atingir um ponto em que a aplicação de cerca de 2,5-2,6V não gere um fluxo de corrente significativo, a bateria é agora carregada. O interessante das baterias de chumbo-ácido é que elas podem tolerar perpetuamente um pequeno fluxo de corrente a esse nível, portanto você pode't sobrecarregá-las enquanto você não't exceder essa voltagem em seus terminais (isto é o que permite que as baterias de chumbo-ácido permaneçam em um carregador de trickle). Mas se você aplicar uma voltagem mais alta a uma bateria carregada, você está "sobrecarregando-a". Isto causa electrólise (a velha experiência do liceu quando se liga electricidade em dois cabos de lápis imersos em água salgada e se gera hidrogénio e oxigénio em cada 'terminal'). Na bateria, esses gases (oxigênio e hidrogênio) se acumulam e, se a bateria estiver selada, eles irão se desprender, mas a gaseificação extensa irá destruir o ânodo/cátodo; em baterias não seladas (como em carros mais antigos), você pode adicionar líquido e um pouco de 'fix' isto, mas a sobrecarga excessiva irá eventualmente destruir o ânodo e o cátodo lá também, causando danos permanentes.

As baterias de lítio são muito mais divertidas. Elas têm esta propriedade interessante que quando aquecem o suficiente, uma reação química interna é desencadeada que produz mais calor, o que causa mais reação que, por sua vez, causa mais calor; este é o tipo de propriedade que você quer quando você constrói explosivos, mas você convenientemente consegue-o aqui na bateria do seu laptop, puro eh?

Carregar uma bateria de lítio é semelhante ao ácido de chumbo até um ponto. Você aplica uma voltagem superior à sua química e corrente irá fluir e começar a encher o seu reservatório interno. Nós nos preocupamos com a quantidade de corrente porque uma corrente muito alta irá criar muito calor que nós não't queremos (veja acima). Da mesma forma, quando descarregamos, e a qualquer momento a corrente flui, ela vai gerar algum calor (pernas quentes enquanto observamos Netflix em um laptop qualquer um?) Mas também nos preocupamos com a bateria excedendo o nível químico básico (4,2V), porque se continuarmos empurrando energia para uma bateria carregada, essa energia se transforma em calor! Como já estabelecemos, isto não é bom. É por isso que nós não'não queremos sobrecarregar uma bateria de lítio.

Agora, antes de ir para casa e chamar o esquadrão anti-bombas para desarmar a bateria do seu laptop, as propriedades que descrevi são típicas das baterias de polímero de lítio (e é por isso que existem regulamentos complexos sobre como transportá-las em aviões ou enviá-las). As baterias de iões de lítio são't tão exotérmicas (a coisa interminável de geração de calor-reacção-geradores-quente-calor). Mas elas se quebrarão internamente se estiverem sobrecarregadas, e essas ventosas podem ser caras!

P>A última coisa a ter em mente, o que eu estou descrevendo acima é carregar a célula bruta. A maioria dos 'baterias' are't células brutas, elas contêm circuitos que monitoram a voltagem da bateria, corrente de entrada/saída e temperatura e desconectarão as células internas se as coisas não parecerem bem. É também por isso que a maioria dos carregadores de gadgets nada mais são do que fontes de alimentação não reguladas; a gestão do processo de carregamento é feita na própria bateria, pois esta é a única forma de evitar os tipos de cenários que descrevi anteriormente.