Solución:
Un modelo simple de una batería es una reacción química que produce un voltaje constante. Pero esta reacción química lleva tiempo. Un modelo simple de la velocidad limitada de esa reacción en términos eléctricos es una resistencia en serie:
simular este circuito: esquema creado con CircuitLab
Cuando la batería es nueva, R1 es pequeña. A medida que se agota la energía química, R1 aumenta de tamaño. Por qué sucede esto es complicado, y no soy químico, así que no puedo decirte en detalle, pero tiene que ver con los reactivos que se están agotando, las placas de la batería se cubren de polvo, etc.
Esta resistencia, aunque es una combinación de efectos eléctricos y químicos, no está exenta de las leyes de la física. Todavía experimenta una pérdida de acuerdo con la ley de Joule:
$$ P = I ^ 2 R $$
Esta pérdida de energía eléctrica debe ir acompañada de una ganancia de energía térmica.
Si no está mezclando baterías, a medida que las baterías se agotan, todas sus resistencias aumentan casi de la misma manera, por lo que mientras R aumenta, el $ R $ creciente también limita la corriente máxima $ I $ que las baterías pueden suministro. La mayoría de las baterías1 están diseñados para ser seguros en cualquiera de estas condiciones.
Sin embargo, si mezcla baterías nuevas y agotadas, entonces tiene la batería nueva que puede entregar una gran corriente a una batería agotada que tiene una alta resistencia. Esto da como resultado un calor excesivo en la batería muerta, que luego puede dañarse o fallar, quizás de manera espectacular.
1: pero ciertamente no todas las baterías. Las baterías de iones de litio, algo infame, no son seguras cuando se cortocircuitan.
Lo peor que puede hacer con casi cualquier tipo de batería, ya sea recargable o no, es empujar una cantidad de corriente a través de ella que sea grande en relación con su corriente de cortocircuito. A medida que una batería se agota, su corriente de cortocircuito y, por lo tanto, el nivel de corriente que puede manejar de forma segura, disminuirá. Si todas las baterías de una pila se agotan al mismo tiempo, la cantidad de corriente que fluye en el sistema permanecerá por debajo de la cantidad de corriente que la batería más débil puede manejar con seguridad. Sin embargo, si una de las baterías en la pila se agota mientras otras baterías permanecen fuertes, las baterías fuertes pueden lograr empujar una corriente significativa a través de la débil incluso cuando su corriente de cortocircuito ha disminuido a prácticamente nada. Dicho abuso degradará gravemente la vida útil de las baterías recargables y puede hacer que las baterías no recargables (o incluso las recargables) liberen suciedad corrosiva.
Duracell dice: –
P. ¿Puedo mezclar pilas nuevas y viejas? A. No mezcle pilas nuevas y viejas. Hacerlo reducirá el rendimiento general y puede provocar fugas o rupturas de la batería. Recomendamos reemplazar todas las baterías dentro de un dispositivo.
P. ¿Puedo mezclar diferentes tipos de baterías? R. No, diferentes baterías están diseñadas para diferentes propósitos. Mezclar una batería de litio con una alcalina no mejorará el rendimiento del dispositivo. De hecho, reducirá el rendimiento e incluso puede dañar su dispositivo o provocar fugas o rupturas de la batería.
Además, no mezcle diferentes marcas de baterías en un dispositivo. Si lo hace, reducirá el rendimiento general y también puede provocar fugas o rupturas de la batería. Recomendamos usar el mismo tipo de baterías dentro de un dispositivo.
P. ¿Tengo que cambiar todas las pilas al mismo tiempo? R. Recomendamos cambiar todas las baterías de una unidad al mismo tiempo. Una batería parcialmente usada agotará la energía de una nueva, reduciendo la cantidad total de energía de la batería disponible.
Estas preguntas y respuestas se pueden encontrar aquí.
El problema es que es probable que Duracell (les conviene) no dé un giro brillante a la mezcla de baterías, pero es difícil encontrar una respuesta general que se contradiga.
Mi propia experiencia de falla de la batería se limita a las baterías de NiCd donde una celda invirtió su polaridad haciendo caer efectivamente la pila de celdas de 6.0V a 3.6V y esto se debió a una fuerte descarga por un circuito defectuoso, no una selección aleatoria de baterías nuevas y viejas, sino la probabilidad de reversión celular (escuché) era mayor si mezclaba lo viejo y lo nuevo.