Что такое внутреннее сопротивление батареи

В этом посте мы попытаемся исследовать внутреннее сопротивление батареи и постараемся узнать критические характеристики, связанные с этим параметром батареи.

Что такое внутреннее сопротивление батареи

Внутреннее сопротивление (IR) батареи - это в основном уровень сопротивления прохождению электронов или тока через батарею в замкнутом контуре. В основном есть два фактора, которые влияют на внутреннее сопротивление конкретной батареи, а именно: электронное сопротивление и ионное сопротивление. Электронное сопротивление в сочетании с ионным сопротивлением принято называть общим эффективным сопротивлением.

Электронное сопротивление позволяет получить доступ к удельному сопротивлению практических компонентов, которые могут включать металлические крышки и другие соответствующие связанные материалы, а также, на каком уровне эти материалы могут находиться в физическом контакте друг с другом.

Результат вышеупомянутых параметров, связанных с генерацией полного эффективного сопротивления, может быть быстрым и может быть засвидетельствован в течение первых нескольких долей миллисекунд после того, как батарея подвергается нагрузке.

Что такое ионное сопротивление

Ионное сопротивление - это сопротивление прохождению электронов внутри батареи в результате множества электрохимических параметров, которые могут включать проводимость электролита, поток ионов и поперечное сечение поверхности электрода.

Такие результаты поляризации возникают довольно медленно по сравнению с электронным сопротивлением, которое в сумме составляет общее эффективное сопротивление, обычно происходящее через несколько миллисекунд после воздействия на аккумулятор под нагрузкой.

Оценка испытания импеданса 1000 Гц часто применяется для определения внутреннего сопротивления. Импедансом называется сопротивление прохождению переменного тока через заданный контур. Вследствие относительно высокой частоты 1000 Гц некоторая степень ионного сопротивления, вероятно, может не быть полностью записана.

В большинстве случаев значение импеданса 1000 Гц будет ниже общего значения эффективного сопротивления для соответствующей батареи. Можно попробовать проверить импеданс в выбранном диапазоне частот, чтобы обеспечить точное отображение внутреннего сопротивления.

Влияние ионного сопротивления

Влияние электронного и ионного сопротивления может быть выявлено при испытании установки с проверкой двойного импульсного входа. В этом тесте используется процедура установки рассматриваемой батареи при пониженном фоновом расходе, так что сначала стабилизируется разрядка, прежде чем импульс будет инициирован с более значительной нагрузкой в ​​течение примерно 100 миллисекунд.

Расчет эффективного сопротивления

С помощью «Закона Ома» общее эффективное сопротивление легко оценить, разделив разность напряжений на разность тока. Ссылаясь на оценку, показанную на (рис. 1), при нагрузке стабилизации 5 мА в сочетании с импульсом 505 мА разница в токе составляет 500 мА. Если напряжение отклоняется от 1,485 до 1,378, дельта-напряжение может составлять 0,107 Вольт, что указывает на общее эффективное сопротивление 0,107 В / 500 мА или 0,214 Ом.

Характерные эффективные сопротивления новых щелочных цилиндрических батарей Energizer (через стабилизирующий сток 5 мА и сразу при 505 мА, 100 миллисекундный импульс), как ожидается, составят от 150 до 300 миллиомов, что определяется относительными размерами.

Что такое Flash Amps

Дополнительно включены импульсные усилители, чтобы вызвать приближение внутреннего сопротивления. Под импульсным током понимается максимальный ток, который батарея может обеспечивать в течение значительно более короткого времени.

Этот тест иногда выполняется путем электрического короткого замыкания батареи с резистором 0,01 Ом в течение примерно 0,2 секунды и регистрации напряжения замкнутой цепи. Циркуляцию тока через резистор можно определить с помощью закона Ома и деления напряжения замкнутой цепи на 0,01 Ом.

Напряжение холостого хода перед испытанием делится на импульсный ток, чтобы получить приблизительное значение внутреннего сопротивления.

Учитывая, что импульсный ток не может быть легко определен точно, а OCV может быть рассчитан для множества условий, этот способ измерения необходимо применять только для достижения общего приближения внутреннего сопротивления.

Падение напряжения батареи под нагрузкой может относиться к общему эффективному сопротивлению вместе со скоростью стока тока.

Общая информация о начальном падении напряжения под нагрузкой обычно оценивается путем умножения общего эффективного сопротивления на ток, потребляемый батареей.

Допустим, батарея с внутренним сопротивлением 0,1 Ом разряжается или разряжается при токе 1 А.
Тогда по закону Ома:

V = I x R = 1 x 0,1 = 0,1 В

Если мы считаем, что напряжение холостого хода составляет 1,6 В, то ожидаемое напряжение замкнутой цепи батареи можно записать как:

1,6 - 0,1 = 1,5 В.

Как увеличивается внутреннее сопротивление

Вообще говоря, внутреннее сопротивление будет увеличиваться в процессе разряда, вызванного задействованными активными компонентами батареи.

При этом скорость изменения разряда неодинакова. Химический состав батареи, интенсивность разряда, скорость рассеяния и возраст батареи могут легко повлиять на внутреннее сопротивление в процессе разряда.

Зимние условия могут привести к появлению электрохимических тенденций, проявляющихся в батарее, к замедлению, что приведет к снижению активности ионов в электролите. В конце концов, внутреннее сопротивление станет выше при понижении окружающей температуры.

График (рис. 2) демонстрирует зависимость температуры от общего эффективного сопротивления новой щелочной батареи Energizer E91 AA. Как правило, внутреннее сопротивление может быть определено в соответствии с падением напряжения батареи при определенных условиях нагрузки.

На достижения могут повлиять подход, настройки, а также климатические ограничения. Внутреннее сопротивление батареи следует рассматривать как общее практическое правило, а не как точное значение, когда оно применяется к расчетному падению напряжения для данного приложения.