Interne weerstand van de batterij

Als we een gloednieuwe lithium-ionbatterij nemen, laten we zeggen 18650 met een nominale capaciteit van 2500 mAh, de spanning op exact 3,7 volt brengen en vervolgens aansluiten op een actieve belasting in de vorm van een weerstand van 10 watt met een waarde van R = 1 Ohm, wat is dan de constante stroom verwachten we te meten via deze weerstand?

Wat gebeurt daar op het allereerste moment tot de batterij bijna begint te ontladen? In overeenstemming met de wet van Ohm lijkt het erop dat er 3,7A moet zijn, omdat i = U / R = 3,7 / 1 = 3,7 [A]. In feite zal de stroom iets minder zijn, namelijk in de regio van I = 3.6A. Waarom gaat dit gebeuren?

De reden is dat niet alleen de weerstand, maar ook de batterij zelf een zekere heeft interne weerstand, omdat de chemische processen erin niet onmiddellijk kunnen plaatsvinden. Als je je een batterij in de vorm van een echte twee-terminal voorstelt, dan is dat 3,7V - dit is de EMF, daarnaast is er ook een interne weerstand r gelijk aan, bijvoorbeeld, ongeveer 0,028 Ohm.

Inderdaad, als u de spanning meet op een weerstand die is aangesloten op de batterij met een waarde van R = 1 Ohm, dan blijkt dit ongeveer 3,6 V te zijn, en 0,1 V zal daarom vallen op de interne weerstand r van de batterij. Dus als de weerstand een weerstand van 1 ohm heeft, was de daarop gemeten spanning 3,6 V, daarom is de stroom door de weerstand I = 3,6 A. Als u = 0,1 V op de batterij viel, en het circuit dat we hebben, serie is gesloten, betekent dit dat de stroom door de batterij I = 3,6 A is, dus volgens de wet van Ohm zal de interne weerstand gelijk zijn aan r = u / I = 0,1 / 3,6 = 0,0277 ohm.

Wat bepaalt de interne weerstand van de batterij

In werkelijkheid is de interne weerstand van verschillende soorten batterijen niet altijd constant. Het is dynamisch en hangt af van verschillende parameters: op de laadstroom, op de batterijcapaciteit, op de mate van lading van de batterij en op de temperatuur van de elektrolyt in de batterij.

Hoe hoger de laadstroom, des te minder in het algemeen de interne weerstand van de batterij, aangezien de processen van ladingoverdracht in de elektrolyt in dit geval intenser zijn, meer ionen bij het proces betrokken zijn, ionen actiever in de elektrolyt van de elektrode naar de elektrode bewegen. Als de belasting relatief klein is, zal de intensiteit van de chemische processen bij de elektroden en in de batterij-elektrolyt ook minder zijn en daarom zal de interne weerstand groot lijken.

Voor batterijen met een grotere capaciteit is het oppervlak van de elektroden groter, wat betekent dat het interactiegebied van de elektroden met de elektrolyt groter is. Daarom zijn er meer ionen betrokken bij het proces van ladingoverdracht, meer ionen creëren een stroom. Een soortgelijk principe wordt aangetoond. met parallelle condensatoraansluiting - hoe groter de capaciteit, hoe meer lading kan worden gebruikt in de buurt van een bepaalde spanning. Dus, hoe hoger de batterijcapaciteit - hoe lager de interne weerstand.

Laten we het nu over temperatuur hebben. Elke batterij heeft zijn eigen veilige bedrijfstemperatuurbereik, waarbinnen het volgende waar is. Hoe hoger de temperatuur van de batterij, hoe sneller de diffusie van ionen in het elektrolyt optreedt, dus bij een hogere bedrijfstemperatuur zal de interne weerstand van de batterij lager zijn.

De eerste lithiumbatterijen, die geen bescherming tegen oververhitting hadden, explodeerden zelfs hierdoor, omdat te actief gevormde zuurstof werd gevormd door het snelle verval van de anode (als gevolg van een snelle reactie erop). Op de een of andere manier worden batterijen gekenmerkt door een bijna lineaire afhankelijkheid van interne weerstand van temperatuur in het bereik van acceptabele bedrijfstemperaturen.

Met het ontladen van de batterij neemt de actieve capaciteit af, omdat de hoeveelheid actieve substantie van de platen, die nog steeds kan deelnemen aan het creëren van stroom, steeds minder wordt. Daarom wordt de stroom minder en minder, respectievelijk, groeit de interne weerstand. Hoe meer de batterij is opgeladen, hoe minder de interne weerstand. Dus als de batterij leeg raakt, wordt de interne weerstand groter.