¿Potencia / corriente máxima para una batería?

[está] variando la 'energía celular total'?

Aquí está el tercer modelo de comportamiento más aproximado de una celda electroquímica (los modelos más aproximados omiten una o ambas resistencias). Para una celda típica de cualquier química, R1 varía con el estado de carga: se hace más grande a medida que la batería se descarga. Hay modelos más complicados, pero creo que este es lo suficientemente bueno.

Entonces, una batería de 9 V tiene solo 6 celdas secas de 1.5 V en serie, y ambas son pequeñas y están hechas de un tamaño para encajar en un paquete de batería de 9 V. Debido a estas limitaciones, las baterías de 9V son notoriamente débiles.

Si solo corta la batería, entonces todo el voltaje cae a través de las resistencias internas de las celdas. La batería se calienta, posiblemente de manera perceptible, pero no se realiza ningún trabajo útil fuera de ella.

Si extrae corriente muy lentamente de la batería, hasta cierto punto obtendrá la máxima energía de la batería, pero por encima de ese punto, domina la corriente de autodescarga de la batería (que he modelado con R2). Si simplemente deja la batería en un estante, pierde carga (con el paso de los años, si es una batería de celda seca bien hecha) y no entrega energía útil.

Entonces, ¿la energía eléctrica total que puede obtener de la batería varía según la carga que le aplica? Sí , cada batería tiene una carga óptima. Cuando estás diseñando un producto, si investigas, encontrarás que cada producto también tiene una batería óptima. Incluso para las celdas secas, algunas marcas y modelos funcionarán mejor con cargas largas y lentas, y algunos funcionarán mejor con cargas altas. Ingrese al mundo más amplio de las celdas recargables y encontrará que, en particular con las celdas de NiMH, NiCd y LiPo, hay diferentes celdas disponibles en (aproximadamente) el mismo tamaño que son adecuadas para diferentes tareas.

Pero, ¿varía la energía total de la batería según la carga que le pongas? No lo creo, pero no lo sé con certeza. Sería un proyecto interesante para la feria de ciencias poner algunas baterías de celda seca en un calorímetro y comparar la cantidad de energía liberada como calor por la celda y el cableado cuando corta (o casi corta) una celda con la energía liberada como calor + energía eléctrica. cuando descargas una celda más lentamente.

Si la energía total liberada varía, sería porque la descarga rápida de una batería puede "bloquear" alguna carga*, pero la energía química total en la celda tendría que ser la misma, por conservación de la energía.

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

* A las celdas secas no les gusta que se descarguen rápidamente, y al menos las celdas más viejas desarrollarían una región en el electrolito que no conduciría la electricidad; para esas celdas más viejas, podría revivirlas horneándolas en un horno para romper el capa no conductora.

Como he adivinado, de hecho, la clasificación de capacidad de una batería es en realidad la tasa de carga dadas algunas condiciones específicas (por ejemplo: aplicar una carga de [ a ] mA, durante [ s ] tiempo, sobre [ c ] grados de temperatura, hasta que el voltaje cae a [ v ] voltios).

El almacenamiento de energía total de una batería, que se muestra en la mayoría de los productos, debe significar entonces, la carga de almacenamiento útil total considerando las condiciones de prueba específicas. Esto se debe a que al drenar más o menos corriente cambia el comportamiento de la batería (resistencia interna, temperatura, etc. que provocan pérdidas de energía), dada la mayor o menor capacidad " útil ".

Por eso, cada batería está diseñada para funcionar bajo algunas características específicas (larga duración, aplicaciones de baja potencia o ráfagas cortas de alta corriente, etc.)

Esta idea provino de afrotechmods y su excelente video sobre las baterías y la capacidad de las baterías.

Entonces sí. Las baterías tienen un consumo máximo de corriente (dado por el diseño y las limitaciones físicas/químicas) y sí, la clasificación de almacenamiento (que es Ah, Wh o Joules) cambia según el diseño de la batería y la carga aplicada, y sí, Wh es una mejor manera de comparar baterías porque tiene en cuenta el voltaje.