Hvad bestemmer batteriernes interne modstand

Hej kære gæster og abonnenter på min kanal. I dag vil jeg tale om et sådant fænomen som batteriernes interne modstand og hvad denne parameter afhænger af. Så lad os komme i gang.

Lad os tage et lithium-ion-batteri, for eksempel den mest almindelige formfaktor 18650 med en nominel kapacitet på 2500 mAh og oplade det til en driftsspænding på 3,7 volt.

Lad os nu forbinde en belastning i form af en 1 ohm modstand, nominel til 10 watt. Hvad tror du, at strømmen i første omgang vil flyde i et sådant system?

Vi kan let beregne denne strøm i henhold til Ohms lov

Men hvis vi forbinder et amperemeter, vil den virkelige strøm afvige fra den beregnede og være lig med I = 3,6 A. Og årsagen er som følger.

Intern modstand

Så årsagen til denne afvigelse ligger i det faktum, at inde i absolut ethvert lagerbatteri er der sin egen interne modstand. Og i vores mini-kredsløb vil der ud over en 1 Ohm modstand være en yderligere modstand.

Lad os forestille os vores batteri i form af en rigtig to-polet.

Så i henhold til ovenstående skema er spændingen 3,7 volt - dette vil ikke være mere end kildens EMF.

r er kildens indre modstand, som i dette særlige eksempel vil være omtrent lig med 0,028 Ohm.

Hvis du i virkeligheden måler spændingen over den tilsluttede modstand, vil den være 3,6 volt, hvilket betyder, at spændingsfaldet over batteriets interne modstand var 0,1 volt.

Det viser sig, at ifølge den samme Ohms lov med en spænding på 3,6 volt og en modstand på 1 Ohm vil den nuværende styrke være 3,6 ampere.

Og da vores kredsløb er sekventielt, vil en lignende strøm flyde gennem den interne modstand, hvilket betyder, at ved enkle beregninger får vi, at den interne modstand er lig med:

Lad os nu finde ud af, hvilke parametre denne interne modstand afhænger af, og om dens værdi er konstant.

Hvilke parametre bestemmer kildens interne modstand

I virkeligheden har den interne modstand af forskellige typer batterier helt forskellige betydninger. Det ændrer sig aktivt, og disse ændringer afhænger af følgende parametre:

1. Mængde strøm.
2. Batterikapacitet.
3. Fra batteriets fulde opladning.
4. Batteriets elektrolyt temperatur.

Så der er et sådant mønster: jo større belastningsstrøm, jo ​​lavere er den interne modstand. Dette skyldes processen med omfordeling af ladning inden for elektrolytten.

Da strømstyrken er stor, betyder det, at overførselshastigheden for ladninger af ioner fra elektrode til elektrode er høj, og dette er muligt med lav modstand.

Den nuværende styrke er mindre - ioner overfører ikke ladning så aktivt. Dette betyder, at den interne modstand vil være stor.

Batterier med stor kapacitet har betydeligt flere elektroder, og dette indikerer igen, at processen med interaktion mellem elektroder og elektrolyt er mere omfattende. Dette betyder, at et betydeligt større antal ioner samtidigt indgår i ladningsoverførselsprocessen.

Dette øger strømstyrken og mindsker den interne modstand.

Lad os nu tale om den næste vigtige faktor - temperatur.

Et par ord om temperaturregimet og batteriopladning

Hvert batteri er designet til et specifikt driftstemperaturområde. På samme tid er temperaturen forskellig for forskellige producenter.

Men på samme tid fungerer følgende mønster: jo højere temperaturen på elektrolytten er, jo højere er reaktionshastigheden i den, og jo lavere er den interne modstand.

Moderne batterier har en næsten lineær afhængighed af indre modstandsdygtighed over for temperatur.

Men på samme tid kan temperaturen ikke stige på ubestemt tid og uden konsekvenser. Hvis reaktionen fortsætter for voldsomt, kan den aktive udvikling af ilt i elektrolytten (som et resultat af anodens opløsning) føre til brand.

Af denne grund har alle moderne batterier beskyttelse mod overophedning.

I processen med at afgive batteriopladningen begynder dets kapacitet at falde som et resultat af, at færre og mindre opladede ioner forbliver involveret i omfordelingsreaktionen.

Derfor falder strømmen, mens den interne modstand tværtimod øges. Derfor gælder følgende: jo mere opladet batteriet er, desto lavere er dets interne modstand.

Det er alt, hvad jeg ville sige om batteriernes interne modstand og de faktorer, der påvirker det.

Hvis du kunne lide artiklen, skal du sætte tommelfingrene op og abonnere! Tak for læsningen til slutningen!