Akumulatora iekšējā pretestība

Ja mēs ņemam pavisam jaunu litija jonu akumulatoru, teiksim, izmērs 18650, ar nominālo ietilpību 2500mAh, nogādājiet tā spriegumu precīzi līdz 3,7 voltiem un pēc tam pievienojiet to aktīvai slodzei 10 vatu rezistora formā ar vērtību R = 1 omi, tad kāda ir konstante strāvu, kuru mēs sagaidām mēra caur šo rezistoru?

Kas tur notiks pašā pirmajā brīdī, līdz akumulators gandrīz sāks izlādēties? Saskaņā ar Ohmas likumu, šķiet, vajadzētu būt 3.7A, jo i = U / R = 3.7 / 1 = 3.7 [A]. Faktiski strāva būs nedaudz mazāka, proti, reģionā I = 3,6A. Kāpēc tas notiks?

Iemesls ir tāds, ka ne tikai rezistoram, bet arī pašam akumulatoram ir noteikts iekšējā pretestība, jo ķīmiskie procesi tā iekšienē nevar notikt uzreiz. Ja iedomājaties akumulatoru reāla divu termināļu formā, tad 3,7 V - tas būs tā EML, pie kura papildus būs arī iekšējā pretestība r, kas, piemēram, ir vienāda ar aptuveni 0,028 omi.

Patiešām, ja izmērāt spriegumu pie rezistora, kas pievienots akumulatoram ar vērtību R = 1 omi, tad tas izrādās aptuveni 3,6 V, un līdz ar to 0,1 V samazināsies uz akumulatora iekšējās pretestības r. Tātad, ja rezistora pretestība ir 1 omi, tad uz tā izmērītais spriegums bija 3,6 V, tāpēc strāva caur rezistoru ir I = 3,6 A. Tad, ja u = 0,1 V nokrita uz akumulatora, un ķēde, kas mums ir slēgta, ir virkne, tas nozīmē, ka strāva caur akumulatoru ir I = 3,6 A, tāpēc saskaņā ar Ohma likumu tā iekšējā pretestība būs vienāda ar r = u / I = 0,1 / 3,6 = 0,0277 omi.

Kas nosaka akumulatora iekšējo pretestību

Patiesībā dažāda veida akumulatoru iekšējā pretestība ne vienmēr ir nemainīga. Tas ir dinamisks un atkarīgs no vairākiem parametriem: no slodzes strāvas, akumulatora jaudas, akumulatora uzlādes pakāpes, kā arī no elektrolīta temperatūras akumulatora iekšpusē.

Jo augstāka ir slodzes strāva, jo mazāk, kā likums, ir akumulatora iekšējā pretestība, jo šajā gadījumā lādiņu pārneses procesi elektrolīta iekšienē ir intensīvāki, procesā tiek iesaistīts vairāk jonu, joni aktīvāk pārvietojas elektrolītā no elektrodu uz elektrodu. Ja slodze ir salīdzinoši maza, tad arī ķīmisko procesu intensitāte pie elektrodiem un akumulatora elektrolītā būs mazāka, un tāpēc iekšējā pretestība šķitīs liela.

Akumulatoriem ar lielāku ietilpību elektrodu laukums ir lielāks, kas nozīmē, ka elektrodu mijiedarbības zona ar elektrolītu ir plašāka. Tāpēc lādēšanas pārnešanas procesā tiek iesaistīts vairāk jonu, vairāk jonu rada strāvu. Tiek demonstrēts līdzīgs princips. ar kondensatoru paralēlu savienojumu - jo lielāka jauda, ​​jo lielāku lādiņu var izmantot dotā sprieguma tuvumā. Tātad, jo lielāka ir akumulatora ietilpība - jo mazāka ir tā iekšējā pretestība.

Tagad parunāsim par temperatūru. Katram akumulatoram ir savs drošas darba temperatūras diapazons, kura robežās ievēro šo. Jo augstāka ir akumulatora temperatūra, jo ātrāk notiek jonu difūzija elektrolīta iekšpusē, tāpēc, paaugstinoties darba temperatūrai, akumulatora iekšējā pretestība būs mazāka.

Pirmās litija baterijas, kurām nebija aizsardzības pret pārkaršanu, pat eksplodēja, jo pārāk aktīvs skābeklis izveidojās anoda straujās sabrukšanas dēļ (ātras reakcijas rezultātā). Vienā vai otrā veidā baterijas raksturo gandrīz lineāra iekšējās pretestības atkarība no temperatūras pieļaujamās darba temperatūras diapazonā.

Ar akumulatora izlādi tā aktīvā ietilpība samazinās, jo plākšņu aktīvās vielas daudzums, kas joprojām var piedalīties strāvas radīšanā, kļūst arvien mazāks. Tāpēc strāvas kļūst arvien mazāk, attiecīgi, pieaug iekšējā pretestība. Jo vairāk uzlādēts akumulators, jo mazāka tā iekšējā pretestība. Tātad, akumulatoram izlādējoties, tā iekšējā pretestība kļūst lielāka.