Какво определя вътрешното съпротивление на батериите

Здравейте скъпи гости и абонати на моя канал. Днес искам да говоря за такова явление като вътрешното съпротивление на батериите и от какво зависи този параметър. Така че нека да започнем.

Да вземем например литиево-йонна батерия, най-често срещаният форм-фактор 18650 с номинален капацитет 2500 mAh, и да я заредим до работно напрежение от 3,7 волта.

Сега нека свържем товар под формата на резистор от 1 ом за 10 вата. Какво мислите, че токът ще тече в такава система в началото?

Ние можем лесно да изчислим този ток според закона на Ом

Но ако свържем амперметър, тогава реалният ток ще се различава от изчисления и ще бъде равен на I = 3,6 А. И причината е следната.

Вътрешно съпротивление

Така че, причината за това отклонение се крие във факта, че вътре в абсолютно всяка акумулаторна батерия има собствено вътрешно съпротивление. И в нашата мини-верига, в допълнение към резистора от 1 Ohm, ще има още едно съпротивление.

Нека си представим нашата батерия под формата на истински двуполюсен.

Така че, съгласно горната схема, напрежението е 3,7 волта - това няма да бъде нищо повече от ЕМП на източника.

r е вътрешното съпротивление на източника, което в този конкретен пример ще бъде приблизително равно на 0,028 Ohm.

Ако в действителност измервате напрежението на свързания резистор, то то ще бъде 3,6 волта, което означава, че спадът на напрежението във вътрешното съпротивление на батерията е бил 0,1 волта.

Оказва се, че според същия закон на Ом, с напрежение 3,6 волта и съпротивление 1 ом, токът ще бъде 3,6 ампера.

И тъй като нашата верига е последователна, тогава подобен ток ще тече през вътрешното съпротивление, което означава, че чрез прости изчисления получаваме, че вътрешното съпротивление е равно на:

Сега нека разберем от какви параметри зависи това вътрешно съпротивление и дали стойността му е константа.

Какви параметри определят вътрешното съпротивление на източника

Така че в действителност вътрешното съпротивление на различните видове батерии има напълно различни значения. Той се променя активно и тези промени зависят от следните параметри:

1. Количество ток.
2. Капацитет на батерията.
3. От пълното зареждане на батерията.
4. Температура на електролита на батерията.

Така че има такъв модел: колкото по-голям е токът на натоварване, толкова по-малко е вътрешното съпротивление. Това се дължи на процеса на преразпределение на заряда в електролита.

Тъй като силата на тока е голяма, това означава, че скоростта на пренос на заряди от йони от електрод към електрод е висока и това е възможно при ниско съпротивление.

Текущата сила е по-малка - йоните не пренасят заряда толкова активно. Това означава, че вътрешното съпротивление ще бъде голямо.

Батериите с голям капацитет имат значително повече електроди и това от своя страна показва, че процесът на взаимодействие на електродите с електролита е по-обширен. Това означава, че значително по-голям брой йони едновременно влизат в процеса на прехвърляне на заряда.

Това увеличава силата на тока и намалява вътрешното съпротивление.

Сега да поговорим за следващия важен фактор - температурата.

Няколко думи за температурния режим и зареждането на батерията

Всяка батерия е проектирана за определен диапазон на работната температура. В същото време температурата е различна за различните производители.

Но в същото време работи следната закономерност: колкото по-висока е температурата на електролита, толкова по-висока е скоростта на реакцията в него и следователно е по-ниско вътрешното съпротивление.

Съвременните батерии имат почти линейна зависимост на вътрешното съпротивление от температурата.

Но в същото време температурата не може да се повишава безкрайно и без последствия. Ако реакцията протича твърде бурно, тогава активното отделяне на кислород в електролита (в резултат на разпадането на анода) може да доведе до пожар.

Поради тази причина всички съвременни батерии имат защита от прегряване.

В процеса на отдаване на заряда на батерията капацитетът му започва да намалява в резултат на факта, че все по-малко заредени йони остават участващи в реакцията на преразпределение на заряда.

Следователно токът намалява, докато вътрешното съпротивление, напротив, се увеличава. Следователно важи следното: колкото по-заредена е батерията, толкова по-ниско е нейното вътрешно съпротивление.

Това е всичко, което исках да кажа за вътрешното съпротивление на батериите и факторите, които му влияят.

Ако статията ви е харесала, тогава поставете палци и се абонирайте! Благодаря, че прочетохте до края!