Što određuje unutarnji otpor baterija

Pozdrav dragi gosti i pretplatnici mog kanala. Danas želim razgovarati o takvom fenomenu kao što je unutarnji otpor baterija i o čemu ovisi ovaj parametar. Pa krenimo.

Uzmimo litij-ionsku bateriju, na primjer, najčešći faktor oblika 18650 nominalnog kapaciteta 2500 mAh i napunimo je radnim naponom od 3,7 volta.

Sad spojimo opterećenje u obliku otpora od 1 ohma za 10 vata. Što mislite, što će struja isprva teći u takvom sustavu?

Ovu struju možemo lako izračunati prema Ohmovu zakonu

Ali ako spojimo ampermetar, tada će se stvarna struja razlikovati od izračunate i bit će jednaka I = 3,6 A. A razlog je sljedeći.

Unutarnji otpor

Dakle, razlog ovog odstupanja leži u činjenici da unutar apsolutno svake akumulacijske baterije postoji vlastiti unutarnji otpor. A u našem mini krugu, pored otpora od 1 Ohm, bit će još jedan otpor.

Zamislimo našu bateriju u obliku pravog dvopolnog.

Dakle, prema gornjoj shemi, napon je 3,7 Volta - to neće biti ništa drugo nego EMF izvora.

r je unutarnji otpor izvora, koji će u ovom konkretnom primjeru biti približno jednak 0,028 Ohm.

Ako u stvarnosti izmjerite napon na spojenom otporu, tada će on iznositi 3,6 V, što znači da je pad napona na unutarnjem otporu akumulatora bio 0,1 V.

Ispada da će prema istom Ohmovu zakonu, s naponom od 3,6 V i otporom od 1 Ohm, struja biti 3,6 Ampera.

A budući da je naš krug sekvencijalni, slična će struja teći kroz unutarnji otpor, što znači da jednostavnim proračunima dobivamo da je unutarnji otpor jednak:

Sada ćemo otkriti o kojim parametrima ovisi ovaj unutarnji otpor i je li njegova vrijednost konstanta.

Koji parametri određuju unutarnji otpor izvora

Dakle, u stvarnosti, unutarnji otpor različitih vrsta baterija ima potpuno različita značenja. Aktivno se mijenja, a ove promjene ovise o sljedećim parametrima:

1. Količina struje.
2. Kapacitet baterije.
3. Od punog punjenja baterije.
4. Temperatura elektrolita u bateriji.

Dakle, postoji takav obrazac: što je veća struja opterećenja, to je manji unutarnji otpor. To je zbog procesa preraspodjele naboja unutar elektrolita.

Budući da je jakost struje velika, to znači da je brzina prijenosa naboja ionima s elektrode na elektrodu velika, a to je moguće s malim otporom.

Trenutna jačina je manja - ioni ne prenose naboj tako aktivno. To znači da će unutarnji otpor biti velik.

Baterije velikog kapaciteta imaju znatno više elektroda, što zauzvrat ukazuje na to da je proces interakcije elektroda s elektrolitom opsežniji. To znači da u proces prijenosa naboja istovremeno ulazi znatno veći broj iona.

To povećava jakost struje i smanjuje unutarnji otpor.

Sada razgovarajmo o sljedećem važnom čimbeniku - temperaturi.

Nekoliko riječi o temperaturnom režimu i napunjenosti baterije

Svaka je baterija dizajnirana za određeno područje radne temperature. Istodobno, temperatura se razlikuje od proizvođača do proizvođača.

Ali istodobno djeluje sljedeća pravilnost: što je temperatura elektrolita veća, to je veća brzina reakcije u njemu, a time i manji unutarnji otpor.

Moderne baterije imaju gotovo linearnu ovisnost unutarnjeg otpora o temperaturi.

Ali istodobno, temperatura ne može rasti u nedogled i bez posljedica. Ako se reakcija odvija prenaglo, tada aktivno razvijanje kisika u elektrolitu (kao rezultat raspada anode) može dovesti do požara.

Iz tog razloga sve moderne baterije imaju zaštitu od pregrijavanja.

U procesu ispuštanja napunjenosti baterije, njezin se kapacitet počinje smanjivati ​​kao rezultat činjenice da sve manje nabijeni ioni ostaju uključeni u reakciju preraspodjele naboja.

Posljedično, struja se smanjuje, dok se unutarnji otpor, naprotiv, povećava. Stoga vrijedi sljedeće: što je baterija više napunjena, to je njezin unutarnji otpor niži.

To je sve što sam želio reći o unutarnjem otporu baterija i čimbenicima koji na njega utječu.

Ako vam se svidio članak, podignite palac i pretplatite se! Hvala što ste pročitali do kraja!