Vad som bestämmer batteriets inre motstånd

Hej kära gäster och prenumeranter på min kanal. Idag vill jag prata om ett sådant fenomen som batteriernas interna motstånd och vad denna parameter beror på. Så låt oss komma igång.

Låt oss ta ett litiumjonbatteri, till exempel den vanligaste formfaktorn 18650 med en nominell kapacitet på 2500 mAh och ladda den till en driftspänning på 3,7 volt.

Låt oss nu ansluta en belastning till den i form av ett 1 ohm motstånd klassat för 10 watt. Vad tror du att strömmen kommer att strömma i ett sådant system först?

Vi kan enkelt beräkna denna ström enligt Ohms lag

Men om vi ansluter en amperemeter, kommer den verkliga strömmen att skilja sig från den beräknade och vara lika med I = 3,6 A. Och anledningen är följande.

Internt motstånd

Så anledningen till denna avvikelse ligger i det faktum att inuti absolut vilket lagringsbatteri det finns sitt eget interna motstånd. Och i vår minikrets kommer det, förutom ett 1 Ohm-motstånd, att finnas ytterligare ett motstånd.

Låt oss föreställa oss vårt batteri i form av en riktig tvåpolig.

Så enligt ovanstående schema är spänningen 3,7 volt - det här är inget annat än källans EMF.

r är källans interna motstånd, som i detta speciella exempel kommer att vara ungefär lika med 0,028 Ohm.

Om du i själva verket mäter spänningen över det anslutna motståndet, blir det 3,6 volt, vilket innebär att spänningsfallet över batteriets interna motstånd var 0,1 volt.

Det visar sig att enligt samma Ohms lag, med en spänning på 3,6 volt och ett motstånd på 1 Ohm, kommer strömmen att vara 3,6 ampere.

Och eftersom vår krets är sekventiell kommer en liknande ström att strömma genom det interna motståndet, vilket innebär att genom enkla beräkningar får vi att det interna motståndet är lika med:

Låt oss nu ta reda på vilka parametrar detta interna motstånd beror på och om dess värde är konstant.

Vilka parametrar bestämmer källans interna motstånd

Så i själva verket har olika typer av batteriers interna motstånd helt olika betydelser. Det förändras aktivt och dessa ändringar beror på följande parametrar:

1. Mängden ström.
2. Batterikapacitet.
3. Från batteriets fulla laddning.
4. Batteriets elektrolyt temperatur.

Så det finns ett sådant mönster: ju större belastningsström, desto lägre är det inre motståndet. Detta beror på processen för laddningsfördelning inom elektrolyten.

Eftersom strömmen är stor är överföringshastigheten för joner från elektroden till elektroden hög, och detta är möjligt med lågt motstånd.

Strömstyrkan är mindre - joner överför inte laddningen lika aktivt. Detta innebär att det inre motståndet blir stort.

Batterier med stor kapacitet har betydligt fler elektroder, vilket i sin tur indikerar att interaktionen mellan elektroder och elektrolyt är mer omfattande. Detta innebär att ett betydligt större antal joner samtidigt går in i laddningsöverföringsprocessen.

Detta ökar strömstyrkan och minskar det inre motståndet.

Låt oss nu prata om nästa viktiga faktor - temperatur.

Några ord om temperaturregimen och batteriladdningen

Varje batteri är konstruerat för ett specifikt driftstemperaturområde. Men temperaturen skiljer sig från tillverkare till tillverkare.

Men samtidigt fungerar följande regelbundenhet: ju högre temperaturen på elektrolyten är, desto högre är reaktionshastigheten i den och därför desto lägre är det interna motståndet.

Moderna batterier har ett nästan linjärt beroende av internt motstånd mot temperatur.

Men samtidigt kan temperaturen inte stiga på obestämd tid och utan konsekvenser. Om reaktionen fortsätter för våldsamt kan den aktiva utvecklingen av syre i elektrolyten (som ett resultat av anodens upplösning) leda till brand.

Av denna anledning har alla moderna batterier skydd mot överhettning.

I processen att avge batteriladdningen börjar dess kapacitet minska som ett resultat av att mindre och mindre laddade joner förblir inblandade i laddningsfördelningsreaktionen.

Följaktligen minskar strömmen medan det interna motståndet tvärtom ökar. Därför gäller följande: ju mer laddat batteriet desto lägre är dess inre motstånd.

Det är allt jag ville säga om batteriernas inre motstånd och de faktorer som påverkar det.

Om du gillade artikeln, lägg upp tummen och prenumerera! Tack för att du läste till slutet!