Hva bestemmer batteriets interne motstand
Hei kjære gjester og abonnenter på kanalen min. I dag vil jeg snakke om et slikt fenomen som den interne motstanden til batterier og hva denne parameteren avhenger av. Så la oss komme i gang.
La oss ta et litiumionbatteri, for eksempel den vanligste formfaktoren 18650 med en nominell kapasitet på 2500 mAh, og lade den til en driftsspenning på 3,7 volt.
La oss nå koble en last til den i form av en 1 ohm motstand vurdert til 10 watt. Hva tror du strømmen vil strømme i et slikt system i begynnelsen?
Vi kan enkelt beregne denne strømmen i henhold til Ohms lov
Men hvis vi kobler til et amperemeter, vil den virkelige strømmen avvike fra den beregnede og være lik I = 3,6 A. Og årsaken er som følger.
Intern motstand
Så årsaken til dette avviket ligger i det faktum at inne i absolutt ethvert lagringsbatteri er det sin egen interne motstand. Og i minikretsen, i tillegg til en 1 Ohm motstand, vil det være en motstand til.
La oss forestille oss batteriet vårt i form av en ekte to-polet.
Så i henhold til ovenstående ordning er spenningen 3,7 volt - dette vil ikke være noe annet enn kildenes EMF.
r er kildens indre motstand, som i dette spesifikke eksemplet vil være omtrent lik 0,028 Ohm.
Hvis du i realiteten måler spenningen over den tilkoblede motstanden, vil den være 3,6 volt, noe som betyr at spenningsfallet over den interne motstanden til batteriet var 0,1 volt.
Det viser seg at i henhold til samme Ohms lov, med en spenning på 3,6 volt og en motstand på 1 Ohm, vil strømmen være 3,6 ampere.
Og siden kretsen vår er sekvensiell, vil en lignende strøm strømme gjennom den interne motstanden, noe som betyr at ved enkle beregninger får vi at den interne motstanden er lik:
La oss nå finne ut hvilke parametere denne interne motstanden avhenger av, og om verdien er konstant.
Hvilke parametere bestemmer kildens interne motstand
Så i virkeligheten har den interne motstanden til forskjellige typer batterier helt forskjellige betydninger. Det endres aktivt, og disse endringene avhenger av følgende parametere:
- Mengden strøm.
- Batterikapasitet.
- Fra fulladet batteri.
- Batteriets elektrolyttemperatur.
Så det er et slikt mønster: jo større laststrøm, jo lavere er den indre motstanden. Dette skyldes prosessen med ladningsfordeling i elektrolytten.
Siden strømstyrken er stor, betyr det at overføringshastigheten for ladninger av ioner fra elektrode til elektrode er høy, og dette er mulig med lav motstand.
Strømstyrken er mindre - ioner overfører ikke ladning så aktivt. Dette betyr at den indre motstanden vil være stor.
Batterier med stor kapasitet har betydelig flere elektroder, noe som igjen indikerer at interaksjonen mellom elektroder og elektrolytt er mer omfattende. Dette betyr at et betydelig større antall ioner samtidig går inn i ladningsoverføringsprosessen.
Dette øker strømstyrken og reduserer den indre motstanden.
La oss nå snakke om den neste viktige faktoren - temperatur.
Noen ord om temperaturregimet og batteriladingen
Hvert batteri er designet for et bestemt driftstemperaturområde. Samtidig er temperaturen forskjellig for forskjellige produsenter.
Men på samme tid fungerer følgende regelmessighet: jo høyere temperaturen på elektrolytten er, desto høyere er reaksjonshastigheten i den, og jo lavere er den indre motstanden.
Moderne batterier har en nesten lineær avhengighet av intern motstand mot temperatur.
Men samtidig kan ikke temperaturen stige på ubestemt tid og uten konsekvenser. Hvis reaksjonen fortsetter for voldsomt, kan den aktive utviklingen av oksygen i elektrolytten (som et resultat av oppløsningen av anoden) føre til brann.
Av denne grunn har alle moderne batterier overopphetingsbeskyttelse.
I prosessen med å avgi batteriladingen begynner kapasiteten å reduseres som et resultat av at stadig mindre ladede ioner forblir involvert i reaksjonen av ladningsfordeling.
Følgelig avtar strømmen, mens den indre motstanden tvert imot øker. Derfor gjelder følgende: jo mer ladet batteriet er, desto lavere er den indre motstanden.
Det er alt jeg ønsket å si om den interne motstanden til batterier og faktorene som påvirker den.
Hvis du likte artikkelen, legg tommelen opp og abonner! Takk for at du leser til slutt!