Verlieren Batterien an Spannung, wenn sie verbraucht sind?

V = IR

Der Widerstand bleibt derselbe, und ich weiß, dass ich (oder der Strom) nachlasse (mein Zeug läuft mit alten Batterien langsamer).

Könnte aus einer 9-Volt-Batterie eine 1,5-Volt-Batterie werden?

Beide Effekte treten auf, wenn die Batterie leer ist. Die Leerlaufspannung sinkt und der Innenwiderstand steigt. Beachten Sie, dass die Leerlaufspannung genau die Spannung misst, die die Batterie abgibt, wobei der Innenwiderstand aus der Gleichung genommen wird. Das liegt daran, dass durch diesen Widerstand kein Strom fließt und somit kein Spannungsabfall auftritt. Jedes anständige Voltmeter hat einen Eingangswiderstand von mindestens 10 MΩ, was so viel mehr ist als eine leere Batterie, dass es keine Rolle spielt.

Allerdings haben unterschiedliche Batteriechemien unterschiedliche Eigenschaften in Bezug auf diese beiden Parameter, wenn sie entladen werden. NiCd und NiMH haben nach einer kurzen Anfangszeit eher flache Entladekurven. Das bedeutet, dass die Leerlaufspannung während des größten Teils des Entladezyklus nicht stark abfällt, selbst wenn die gespeicherte Energie stetig abnimmt. Diese Batterien weisen dann einen ziemlich steilen Spannungsabfall auf, da die letzten 10% der Energie verbraucht werden. Bei einem NiMH oder NiCd ist es daher schwierig, den Ladezustand nur anhand der Spannung zu bestimmen.

Andere Chemikalien haben eine linearere Entladungskurve (Spannung als Funktion der akkumulierten Coulombs, die bei einem festen Strom abgeleitet werden). Altmodische Kohlenstoff-Zink-Zellen sind eher so. In der Regel besteht auch eine signifikante Temperaturabhängigkeit, sowohl hinsichtlich der Spannung als auch der Kapazität.

Ja, Batterien können kompliziert werden.

Ihre 9-V-Batterie zeigt tatsächlich eine niedrigere Spannung an, wenn sie erschöpft ist, und das liegt nicht nur an einem höheren Innenwiderstand. Sie können sogar mit einem DMM mit sehr hoher Impedanz 6 oder 7 V lesen. Ich bin mir nicht sicher, ob Sie bis zu 1,5 V senken können. Durch den erhöhten Innenwiderstand kann man letztendlich kaum noch Energie daraus ziehen, daher gehe ich davon aus, dass die Spannung asymptotisch auf eine etwas höhere Spannung ansteigt. Trotzdem können 9 V, die bis zu 1,5 V erschöpft sind, niemals den Strom liefern, den eine 1,5 V-Batterie liefern kann.

Tatsächlich ändert sich der Widerstand dramatisch, wenn die Batterie verbraucht ist. Die Spannung sinkt mit der Zeit, aber in vielen Anwendungen macht der erhöhte Innenwiderstand die Batterie unbrauchbar, lange bevor die reduzierte Spannung dies tut.

Wenn eine Batterie leer ist, sinkt die Leerlaufspannung und der Innenwiderstand steigt an. Es sei denn, die Batterie ist fast vollständig entladen, obwohl die Leerlaufspannung im Vergleich zum Innenwiderstand, der ziemlich linear abzufallen scheint, einigermaßen flach bleibt (ich stelle mir jedoch vor, dass die verschiedenen chemischen Eigenschaften variieren werden).
Eine 9-V-Batterie beginnt möglicherweise mit einem Innenwiderstand von beispielsweise 5 Ohm und erreicht im entladenen Zustand einen Wert von über 100 Ohm. Wenn wir eine mäßig entladene 9-V-Batterie (Innenwiderstand auf 50 Ohm gestiegen) nehmen und mit einem Multimeter (einer Last von beispielsweise 1 Megaohm) ablesen, können wir immer noch 9 V ablesen, da das Multimeter fast keine Last auf dem Stromkreis hat (z. B. 9 *). 1000000/1000050 = 8,99 V).
Unter einer Last von 500 Ohm würde sie jedoch auf 9 · 500 / (500 + 50) = 8,18 V abfallen.
Möglicherweise liegt die Leerlaufspannung bei 7,5 V und der Widerstand bei 200 Ohm (auch diese Zahlen sind nur ein grobes Beispiel, Google wird es ohne Zweifel besser wissen).

Also ja, die Spannung sinkt, wenn die Batterien verbraucht sind und auch der Innenwiderstand steigt. Es ist normalerweise besser, eine Batterie unter Last zu überprüfen, um eine gute Vorstellung davon zu bekommen, wie leer sie ist.

Die Voc- oder Leerlauf-Steady-State-Spannung nimmt mit dem SOC sehr linear ab, da die Batterie eine ziemlich konstante Kapazität mit einer Ladespannung aufweist. Der ESR steigt jedoch über 90% des SOC stark an und steigt langsam unter 50% des SOC und dann schnell unter 10%, was einer Badewannenkurve ähnelt. Das ESR und der aktuelle Strom mit sekundärer Speicherladekapazität mit höherem ESR wirken sich daher stark auf die Spannung der geladenen Batterie mit SOC aus. Der ESR erhöht die Steigung mit einem Laststrom von V gegen SOC an jedem Ende.

Wie wir wissen, sind Gleichstromkreise in VA, dem Produkt aus Spannung und Strom, angegeben, dh wenn die Spannung der Batterie während des Entladevorgangs abnimmt, liefert die Batterie einen hohen Strom, der der erforderlichen VA-Last entspricht, aber eine Spannung aufweist, die dem Innenwiderstand von dec entspricht Die Batterie erhöht sich, so dass die Batterie nicht in der Lage ist, die erforderliche Menge an Strom zu liefern, die tatsächlich für die Last erforderlich ist, und die Batterie als entladen erkannt wird.

Wäre es nicht ungefährlich, die Analogie zu verwenden, dass die Batterie zwei Radfahrern gleicht, die am Boden mit einem Schlauch verbunden sind, einer voll Wasser, der andere leer. Während Sie den Kreislauf öffnen, versucht der volle Zylinder in den leeren zu laufen. Für eine Weile sorgt das Ungleichgewicht der Elektronen dafür, dass der volle Zylinder leer wird. Nachdem die Seiten den Ausgleich gestartet haben, verlangsamt sich der Druck des Wasserstroms und es ist, als ob die Röhre (oder der Innenwiderstand) sehr wenig Wasser passieren lässt, wodurch die Spannung abfällt. Es bleibt etwas Druck (Spannung). Der Widerstand der Schaltung oder der Komponenten ist jedoch zu groß, als dass die Spannung wirksam wäre

Es ist missbräuchlich, V = IR so zu verwenden, wie Sie es getan haben! Dies gilt ausschließlich für einen fließenden elektrischen Strom, der unter dem Einfluss eines Potentials (einer Spannung) durch eine ohmsche Last fließt. Definieren Sie nun die ohmsche Last, die Spannung und den Strom, für die Sie das Ohmsche Gesetz anwenden:

• Ist es: V ist die Spannung der Batterie, R ist der externe Widerstand oder die externe Last und I ist der Strom, der durch die Batterie fließt. Dies hat dann nichts damit zu tun, dass die Batteriespannung niedriger ist als der Verbrauch.
• Ist es: V ist die Spannung der Batterie, R ist der Innenwiderstand der Batterie und I ist der von der Batterie an die externe Last gelieferte Strom? Wenn Sie hier das Ohmsche Gesetz anwenden, können Sie feststellen, dass die an den Batterieklemmen abgelesene Spannung abnimmt, wenn der von der Batterie gelieferte Strom zunimmt.

Da die Spannung der Batterie mit abnehmendem Ladezustand abnimmt (je mehr wir die Batterie verbrauchen), hängt dies mit der Änderung der chemischen Materialien zusammen, die tatsächlich die Spannung erzeugen, dh Elektroden, die in Elektrolyt getaucht sind. Das heißt, der Elektrodenverlust von zusätzlichen freien Elektronen.

Die Geschwindigkeit und das Verhalten der Spannungsänderung in Bezug auf den Ladezustand hängen von der Chemie der Batterie und nicht von elektrischen Gesetzen ab. Als Beispiel ist hier ein Vergleich zwischen der Form des Spannungsabfalls von Alkalibatterien im Vergleich zu NiMh-Batterien, wenn die Batterien verbraucht werden ( Quelle ):

Beachten Sie, dass ich mit "Batteriespannung" die Leerlaufspannung bezeichne, dh, dass kein Strom durch die Batterie fließt. Der Innenwiderstand hat keinerlei Einfluss auf diese Spannung.