Batería de celda de moneda de litio que muestra aleatoriedad en el voltaje

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Tengo una CR2032 batería de celda de moneda y con eso uso un módulo BLE 4.1. Cuando conecto una batería nueva al módulo, el voltaje muestra 3.3 V, y después de una comunicación continua con la aplicación móvil, después de unos días, el voltaje de la batería se convierte en 1.8 V, que es el valor mínimo requerido para la comunicación con la radio BLE.

Cuando obtengo este voltaje, quito la batería e inserto una nueva. Ahora el problema es que cuando no hay condición de carga, obviamente la batería muestra un voltaje más alto en comparación con una condición de carga. Después de algunas horas, cuando verifiqué el voltaje de la batería que retiré, muestra 2.9 V-3.0 V (que es casi el 99%) de la batería. ¿Por que es esto entonces? ¿Por qué el voltaje de 1.8 V llega a 2.9 V sin cargar la batería?

    
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2 respuestas

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Buena pregunta. Esta es una forma en que las células de litio primarias (no recargables) pueden diferir drásticamente de las células de ion de litio secundarias (recargables), por lo que a menudo es una fuente de desconcierto. A saber, las curvas de descarga y capacidad de Li-ion (excepto LiFePO4) típicamente disminuyen gradualmente desde el 100% del voltaje de capacidad inicial hasta el voltaje de terminación. Sin embargo, la curva para las celdas de la moneda de litio suele ser mucho menos pronunciada, es decir, con una pendiente más baja o más plana, por lo que la tensión de reposo del circuito abierto casi vacío permanece mucho más cerca del 100% de la capacidad inicial que en el caso del ion de litio.

Por ejemplo, consideremos una curva típica de descarga + tensión de reposo para una celda de moneda LiMnO2 CR2032 de 3V (de aquí ). El gráfico muestra los ciclos de descarga repetidos, donde cada ciclo consta de: primero, una carga constante de 1 mA durante 11 h, luego 8,5 horas de descanso, luego 22 mA de pulso durante 10 segundos y luego un descanso de 30 minutos. Tenga en cuenta que incluso cuando la celda de la moneda está muy cerca de estar vacía (alrededor de 360 h), la tensión de reposo del circuito abierto (2.7-2.8V) que muestran los picos del diente de sierra todavía permanece muy cerca de los 3.0 V iniciales al 100% de su capacidad.

ContrasteesoaunanálogodeLi-ion curva de descarga a continuación. Observe cómo los picos caen mucho más bruscamente hacia el voltaje del terminal de lo que lo hacen anteriormente. De hecho, la curva formada por los picos de tensión en reposo de arriba es casi plana para la mayor parte de la descarga, mientras que la misma curva de abajo tiene una pendiente descendente mucho mayor.

El voltaje rebota después de eliminar la carga porque la celda tiene una resistencia interna no trivial \ $ R \ $. Esto provocará una caída del voltaje de \ $ I \ cdot R \ $ en la corriente \ $ I \ $, que desaparecerá cuando la corriente caiga nuevamente a 0. Dicho rebote de voltaje no ocurre instantáneamente debido a las constantes de tiempo y la caída exponencial de Varios procesos electroquímicos internos (por ejemplo, difusión) que son componentes de la resistencia interna. Esto es más fácil de ver en el primer gráfico donde la forma de diente de sierra de la tensión de rebote es más evidente. Simétricamente, también habrá bajadas de tensión \ $ I \ cdot R \ $ cuando se incremente la corriente, lo cual es evidente en los dientes de sierra hacia abajo en el primer gráfico cuando se inicia la carga de 1 mA, y también en las bajadas mucho más grandes a 22 mA ( pero no duran lo suficiente como para observar fácilmente la forma de diente de sierra).

Entonces, en resumen, como las celdas primarias de litio tienen una curva de descarga más plana que las celdas de ion de litio, es más difícil usar su voltaje de reposo en circuito abierto para estimar la capacidad restante. Probarlos bajo carga dará mejores estimaciones, esp. si la carga no es trivial (por ejemplo, observe cómo la curva formada por los puntos más bajos de los picos descendentes de alta corriente en el primer gráfico se reduce mucho más bruscamente).

    
respondido por el Bill Dubuque
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La química de la batería siempre intentará mantener el voltaje en un punto determinado, digamos 3.3 V.

Cuando hay una carga que reduce el voltaje, la batería necesita gastar energía química para luchar contra eso, para mantener el voltaje alto.

Cuando no hay carga en la batería, es fácil, e incluso una batería casi vacía podrá acumular algo de voltaje con el tiempo.

Esta es la razón por la que debe cargar una carga modesta en cualquier batería para obtener una lectura de voltaje confiable para estimar su capacidad restante.

    
respondido por el Dampmaskin

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