Jaki jest opór wewnętrzny baterii litowej?
Kiedy prąd przepływa przez wnętrze akumulatora, napotyka opór, powodując spadek napięcia roboczego akumulatora. Rezystancja ta nazywana jest rezystancją wewnętrzną akumulatora. Ze względu na rezystancję wewnętrzną akumulatora napięcie na zaciskach jest niższe niż siła elektromotoryczna i napięcie-obwodu otwartego podczas rozładowywania. Podczas ładowania napięcie na zaciskach jest wyższe niż siła elektromotoryczna i napięcie-obwodu otwartego. Rezystancja wewnętrzna akumulatora jest niezwykle ważnym parametrem chemicznego źródła zasilania. Ma to bezpośredni wpływ na napięcie robocze akumulatora, prąd roboczy, energię wyjściową i moc. W przypadku praktycznego chemicznego źródła zasilania im niższy opór wewnętrzny, tym lepiej.
Wewnętrzna rezystancja akumulatora nie jest stała; zmienia się podczas rozładowywania w zależności od składu materiału aktywnego, stężenia elektrolitu, temperatury akumulatora i czasu rozładowania. Rezystancja wewnętrzna baterii obejmuje rezystancję wewnętrzną omową (R₀) i rezystancję wewnętrzną polaryzacji (Rf) wykazywaną przez elektrody podczas reakcji elektrochemicznych. Suma tych dwóch nazywa się całkowitą rezystancją wewnętrzną akumulatora (Rw).
Oporność wewnętrzna omowa składa się głównie z rezystancji wewnętrznej materiałów elektrody, elektrolitu, separatora i rezystancji styków różnych elementów. Jest to związane z rozmiarem, strukturą akumulatora, metodą formowania elektrod (np. elektrody typu pastowego-i rurkowe w akumulatorach ołowiowych-kwasowych oraz elektrody skrzynkowe-i spiekane w akumulatorach alkalicznych) oraz szczelności montażu. Opór wewnętrzny omowy jest zgodny z prawem Ohma.
Opór wewnętrzny polaryzacji odnosi się do oporu wewnętrznego spowodowanego polaryzacją między elektrodą dodatnią i ujemną chemicznego źródła energii podczas reakcji elektrochemicznej. Jest to suma rezystancji wywołanych polaryzacją elektrochemiczną i koncentracją
polaryzacja.
Wewnętrzny opór polaryzacji jest związany z naturą materiału aktywnego, strukturą elektrody i procesem produkcji akumulatora, szczególnie ściśle powiązanym z warunkami pracy akumulatora; Prąd rozładowania i temperatura mają znaczący wpływ. Podczas wyładowania o dużej gęstości prądu wzrasta zarówno polaryzacja elektrochemiczna, jak i polaryzacja koncentracyjna, potencjalnie powodując nawet pasywację elektrody ujemnej, zwiększając w ten sposób rezystancję wewnętrzną polaryzacji. Niskie temperatury niekorzystnie wpływają na polaryzację elektrochemiczną i dyfuzję jonów; dlatego też wewnętrzna rezystancja polaryzacji akumulatora wzrasta również w niskich-warunkach temperaturowych. Dlatego rezystancja polaryzacji nie jest stała, ale zmienia się wraz z szybkością rozładowania, temperaturą i innymi warunkami.
Analityczne wyrażenie rezystancji wewnętrznej akumulatora jest następujące:
We wzorze bE (iₐ,τ,C) Iₐ⁻¹-Opór wewnętrzny polaryzacji akumulatora;
b-Współczynnik zmienności napięcia na zaciskach akumulatora w stosunku do napięcia na zaciskach akumulatora E w warunkach pojemności znamionowej, gdy akumulator jest ładowany i rozładowywany prądem Iₐ;
Rₑₗ(τ,C)-Opór elektrolitu;
Rₑ(C)-Rezystancja elektrody. Rezystancja elektrolitu Rₑₗ i rezystancja elektrody Rₑ są odwrotnie proporcjonalne do chwilowej pojemności akumulatora;
iₐ, τ, C-Prąd ładowania i rozładowywania akumulatora, temperatura i stan pojemności w tym czasie.
Wewnętrzna rezystancja akumulatora jest stosunkowo niewielka i często pomijalna w wielu warunkach pracy. Jednakże akumulatory zasilające pojazdy elektryczne często działają w warunkach wysokiego natężenia prądu i głębokiego rozładowania, co skutkuje znacznym spadkiem napięcia spowodowanym rezystancją wewnętrzną. W tym przypadku nie można pominąć wpływu rezystancji wewnętrznej na cały obwód.
