Rezistența internă a bateriei

Dacă luăm o nouă baterie litiu-ion, să zicem dimensiunea 18650 cu o capacitate nominală de 2500mAh, aduceți tensiunea la exact 3,7 volți și apoi conectați-o la o sarcină activă sub forma unei rezistențe de 10 watt cu o valoare de R = 1 Ohm, atunci care este constanta curent ne așteptăm să măsurăm prin acest rezistor?

Ce se va întâmpla acolo chiar în primul moment al timpului, până când bateria va începe aproape să se descarce? În conformitate cu legea lui Ohm, s-ar părea că ar trebui să existe 3.7A, deoarece i = U / R = 3.7 / 1 = 3.7 [A]. De fapt, curentul va fi puțin mai mic, și anume, în regiunea I = 3.6A. De ce se va întâmpla asta?

Motivul este că nu numai rezistorul, ci și bateria în sine are un anumit rezistență internă, deoarece procesele chimice din interiorul acesteia nu pot apărea instantaneu. Dacă vă imaginați o baterie sub forma unui terminal real, atunci 3.7V - acesta va fi EMF-ul său, pe lângă care va exista și o rezistență internă r egală cu, de exemplu, aproximativ 0.028 Ohm.

Într-adevăr, dacă măsurați tensiunea la un rezistor conectat la baterie cu o valoare de R = 1 Ohm, atunci se dovedește a fi de aproximativ 3,6 V și, prin urmare, 0,1 V va cădea asupra rezistenței interne r a bateriei. Deci, dacă rezistența are o rezistență de 1 ohm, tensiunea măsurată pe ea a fost de 3,6 V, deci curentul prin rezistor este I = 3,6 A. Apoi, dacă u = 0,1 V a căzut pe baterie, iar circuitul pe care îl avem este închis, serial, înseamnă că curentul prin baterie este I = 3,6 A, prin urmare, conform legii lui Ohm, rezistența sa internă va fi r = u / I = 0,1 / 3,6 = 0,0277 ohmi.

Ceea ce determină rezistența internă a bateriei

În realitate, rezistența internă a diferitelor tipuri de baterii nu este întotdeauna constantă. Este dinamică și depinde de mai mulți parametri: de curentul de încărcare, de capacitatea bateriei, de gradul de încărcare a bateriei, precum și de temperatura electrolitului din interiorul bateriei.

Cu cât este mai mare curentul de încărcare, cu atât, de regulă, rezistența internă a bateriei este mai mică, deoarece procesele de transfer de încărcare în interiorul electrolitului sunt mai intense în acest caz, mai mulți ioni sunt implicați în proces, ionii se deplasează mai activ în electrolit de la electrod la electrod. Dacă sarcina este relativ mică, atunci intensitatea proceselor chimice la electrozi și la electrolitul bateriei va fi, de asemenea, mai mică și, prin urmare, rezistența internă va părea mare.

Pentru bateriile cu o capacitate mai mare, suprafața electrozilor este mai mare, ceea ce înseamnă că zona de interacțiune a electrozilor cu electrolitul este mai extinsă. Prin urmare, mai mulți ioni sunt implicați în procesul de transfer al taxelor, mai mulți ioni creează un curent. Un principiu similar este demonstrat. cu conexiune paralelă a condensatoarelor - cu cât capacitatea este mai mare, cu atât mai multă încărcare poate fi utilizată în vecinătatea unei tensiuni date. Deci, cu cât este mai mare capacitatea bateriei - cu atât rezistența internă este mai mică.

Acum să vorbim despre temperatură. Fiecare baterie are propriul său domeniu de temperatură de funcționare sigur, în care următoarele sunt adevărate. Cu cât temperatura bateriei este mai ridicată, cu atât difuzarea ionilor în interiorul electrolitului este mai rapidă, prin urmare, la o temperatură de funcționare mai mare, rezistența internă a bateriei va fi mai mică.

Primele baterii cu litiu, care nu aveau protecție împotriva supraîncălzirii, chiar au explodat din această cauză, deoarece oxigenul produs prea repede s-a format din cauza degradării rapide a anodului (ca urmare a unei reacții rapide asupra acestuia). Într-un fel sau altul, bateriile sunt caracterizate printr-o dependență aproape liniară a rezistenței interne de temperatură în intervalul de temperaturi de funcționare acceptabile.

Odată cu descărcarea bateriei, capacitatea activă a acesteia scade, deoarece cantitatea de substanță activă a plăcilor, care încă mai poate participa la crearea curentului, devine din ce în ce mai mică. Prin urmare, curentul devine din ce în ce mai puțin, respectiv rezistența internă este în creștere. Cu cât bateria este mai încărcată, cu atât rezistența sa internă este mai mică. Deci, pe măsură ce bateria se descarcă, rezistența sa internă devine mai mare.