¿Cómo aumenta la corriente de carga / descarga la temperatura de la batería?

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Ya sé que cargar o descargar una batería hace que se caliente, y que el aumento del calor es proporcional a la corriente. Pero, ¿qué proceso físico está detrás de esto?

Mi explicación en la parte posterior del sobre sería que la batería tiene una resistencia interna y que la corriente debe superar esta resistencia. Al hacerlo, la energía eléctrica se convierte en calor. En otras palabras, los electrones chocan contra las partes de los electrodos que son poco conductoras, calentando el material.

¿Pero es realmente tan simple como eso?

    
pregunta Stephen Bosch

1 respuesta

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Hay resistencia en el metal de las placas y el cableado, los materiales activos de las placas y el electrolito. El calor producido por esta resistencia es proporcional a la corriente al cuadrado .

En los metales, la resistencia es causada por los electrones que chocan con los átomos a medida que se mueven a través del conductor, pero en los electrolitos se mueven moléculas completas. La conductividad de los electrolitos se ve fuertemente afectada por la concentración de iones, por lo que su resistencia aumentará a medida que se descargue la batería y queden menos iones en la solución (los iones de menor cantidad deben moverse más rápido para crear la misma corriente, y por lo tanto tienen más colisiones, lo que se considera una mayor resistencia ).

También las reacciones químicas involucradas pueden ser endothermic o exothermic . Esto ocurre porque los diferentes enlaces entre los átomos antes y después de la reacción pueden requerir más o menos energía.

En una batería de NiCad, la reacción de carga es endotérmica, pero la reacción de descarga es exotérmica. Así que cuando se carga, en realidad absorbe el calor de su entorno y se mantiene fresco (hasta que se llena y la reacción finaliza), mientras que durante la descarga, produce calor y se calienta más de lo que podría esperar. Las baterías NiMH hacen lo contrario: se calientan durante la carga, pero se enfrían durante la descarga.

El otro factor que se debe tener en cuenta es la temperatura. Un aumento de 10 ° C puede duplicar la actividad de los iones en un electrolito, lo que hará que su resistencia caiga dramáticamente. A medida que la batería se calienta, el calor producido por la resistencia a los electrolitos se reducirá, disminuyendo el aumento de temperatura interna. Sin embargo, la caída de voltaje reducida también resulta en un voltaje de terminal más alto, por lo que la carga puede generar más corriente (o lo mismo, o menos, dependiendo de qué tipo de circuito está alimentando la batería).

Si todos estos factores tienen un efecto, con precisión calcular el aumento de la temperatura de la batería durante el funcionamiento no es fácil. Puede obtener una medición de resistencia simplemente aplicando un paso de corriente y midiendo la caída instantánea de voltaje, pero este valor variará según la temperatura, el estado de carga y la corriente.

    
respondido por el Bruce Abbott

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