Унутрашњи отпор батерије

Ако узмемо потпуно нову литијум-јонску батерију, рецимо да ће величина 18650, номиналног капацитета 2500мАх, довести њен напон на тачно 3,7 волта, а затим га повезати са активним оптерећењем у облику 10-ватног отпорника са вредности Р = 1 Охм, шта је константа струју коју очекујемо да меримо кроз овај отпорник?

Шта ће се тамо догодити у првом тренутку времена, све док се батерија готово не почне испразнити? У складу са Охмовим законом, чини се да би требало да буде 3,7А, пошто је и = У / Р = 3,7 / 1 = 3,7 [А]. У ствари, струја ће бити нешто мања, наиме у подручју И = 3.6А. Зашто ће се ово догодити?

Разлог је тај што не само отпорник, већ и сама батерија унутрашњи отпор, јер се хемијски процеси унутар њега не могу одвијати одмах. Ако замислите батерију у облику правог дво-терминала, онда 3,7 В - то ће бити њен ЕМФ, поред којег ће се налазити и унутрашњи отпор р једнак, за наш пример, отприлике 0,028 Охм.

Доиста, ако измерите напон на отпорнику који је спојен на батерију са вредностом Р = 1 Охм, тада се испоставило да износи приближно 3,6 В, а 0,1 В ће стога пасти на унутрашњи отпор р батерије. Дакле, ако отпорник има отпор од 1 охма, напон измерен на њему био је 3,6 В, дакле струја кроз отпорник је И = 3,6 А. Затим, ако је на батерију пала у = 0,1 В, а круг који имамо је затворен, серија, то значи да је струја кроз батерију И = 3,6 А, према томе, према Охмовом закону, њен унутрашњи отпор ће бити једнак р = у / И = 0,1 / 3,6 = 0,0277 охма.

Шта одређује унутрашњу отпорност батерије

У стварности, унутрашњи отпор различитих врста батерија није увек константан. Динамична је и зависи од више параметара: од струје оптерећења, капацитета батерије, степена напуњености батерије, као и од температуре електролита унутар батерије.

Што је већа струја оптерећења, по правилу је мањи унутрашњи отпор акумулатора, будући да су процеси преноса набоја унутар електролита у овом случају интензивнији, више јона је укључено у процес, јони се активније крећу у електролиту од електроде до електроде. Ако је оптерећење релативно мало, интензитет хемијских процеса на електродама и у електролиту акумулатора такође ће бити мањи, па ће се чини да је унутрашњи отпор велик.

За батерије већег капацитета, површина електрода је већа, што значи да је површина интеракције електрода са електролитом већа. Због тога је више јона укључено у процес преноса набоја, више јона ствара струју. Приказан је сличан принцип. са паралелним спајањем кондензатора - што је већи капацитет, то се више набоја може користити у близини датог напона. Дакле, што је већи капацитет батерије - нижи је њен унутрашњи отпор.

Сада разговарајмо о температури. Свака батерија има свој сигурни распон радне температуре, у оквиру којег је тачно следеће. Што је виша температура батерије, бржа ће се десити дифузија јона унутар електролита, па ће при вишој радној температури унутрашњи отпор батерије бити мањи.

Прве литијумске батерије, које нису имале заштиту од прегревања, чак су и експлодирале јер је пребрзо пропадање аноде (као резултат брзе реакције на њу) настао кисеоник превише активно. Овако или другачије, батерије карактерише готово линеарна зависност унутрашњег отпора од температуре у опсегу прихватљивих радних температура.

Са пражњењем батерије, његов активни капацитет опада, јер количина активне супстанце плоча, која још увек може да учествује у стварању струје, постаје све мања. Дакле, струја је све мања, односно, унутрашњи отпор расте. Што је батерија више напуњена, мањи је и њен унутрашњи отпор. Дакле, како се батерија празни, њен унутрашњи отпор постаје већи.