Co určuje vnitřní odpor baterií

Dobrý den, vážení hosté a předplatitelé mého kanálu. Dnes chci mluvit o takovém jevu, jako je vnitřní odpor baterií a na čem závisí tento parametr. Pojďme tedy začít.

Vezměme si například lithium-iontovou baterii, nejběžnější 18650 v provedení s nominální kapacitou 2500 mAh, a nabijme ji na provozní napětí 3,7 voltu.

Nyní k němu připojme zátěž ve formě 1 ohmového rezistoru o výkonu 10 wattů. Co si myslíte, že v takovém systému bude proud nejprve proudit?

Tento proud můžeme snadno vypočítat podle Ohmova zákona

Pokud však připojíme ampérmetr, skutečný proud se bude lišit od vypočteného a bude roven I = 3,6 A. A důvod je následující.

Vnitřní odpor

Důvod této odchylky tedy spočívá ve skutečnosti, že uvnitř absolutně jakékoli akumulátorové baterie je vlastní vnitřní odpor. A v našem mini obvodu bude kromě rezistoru 1 Ohm ještě jeden odpor.

Představme si naši baterii ve formě skutečného dvoupólu.

Podle výše uvedeného schématu je tedy napětí 3,7 Voltu - nebude to nic jiného než EMF zdroje.

r je vnitřní odpor zdroje, který v tomto konkrétním příkladu bude přibližně rovný 0,028 Ohm.

Pokud ve skutečnosti měříte napětí na připojeném rezistoru, bude to 3,6 Voltu, což znamená, že pokles napětí na vnitřním odporu baterie byl 0,1 Voltu.

Ukazuje se, že podle stejného Ohmova zákona, s napětím 3,6 V a odporem 1 Ohm, bude proud 3,6 A.

A protože náš obvod je sekvenční, protéká vnitřním odporem podobný proud, což znamená, že jednoduchými výpočty získáme, že vnitřní odpor se rovná:

Nyní zjistíme, na jakých parametrech tento vnitřní odpor závisí a zda je jeho hodnota konstantní.

Jaké parametry určují vnitřní odpor zdroje

Ve skutečnosti má tedy vnitřní odpor různých typů baterií zcela odlišné významy. Aktivně se mění a tyto změny závisí na následujících parametrech:

1. Množství proudu.
2. Kapacita baterie.
3. Z plného nabití baterie.
4. Teplota elektrolytu v baterii.

Existuje tedy takový vzorec: čím větší je zatěžovací proud, tím nižší je vnitřní odpor. To je způsobeno procesem redistribuce náboje v elektrolytu.

Protože síla proudu je velká, znamená to, že rychlost přenosu nábojů ionty z elektrody na elektrodu je vysoká, což je možné při nízkém odporu.

Aktuální síla je menší - ionty nepřenášejí náboj tak aktivně. To znamená, že vnitřní odpor bude velký.

Velkokapacitní baterie mají podstatně více elektrod, což zase naznačuje, že proces interakce elektrod s elektrolytem je rozsáhlejší. To znamená, že do procesu přenosu náboje současně vstupuje podstatně větší počet iontů.

To zvyšuje proudovou sílu a snižuje vnitřní odpor.

Nyní si promluvme o dalším důležitém faktoru - teplotě.

Několik slov o teplotním režimu a nabití baterie

Každá baterie je navržena pro konkrétní rozsah provozních teplot. Zároveň se u různých výrobců liší teplota.

Současně však funguje následující pravidelnost: čím vyšší je teplota elektrolytu, tím vyšší je rychlost reakce v něm, a tím nižší vnitřní odpor.

Moderní baterie mají téměř lineární závislost vnitřního odporu na teplotě.

Teplota však zároveň nemůže stoupat donekonečna a bez následků. Pokud reakce probíhá příliš prudce, může aktivní vývoj kyslíku v elektrolytu (v důsledku rozpadu anody) vést k požáru.

Z tohoto důvodu mají všechny moderní baterie ochranu proti přehřátí.

V procesu rozdávání nabití baterie se jeho kapacita začíná snižovat v důsledku skutečnosti, že do reakce přerozdělování náboje zůstává zapojeno stále méně nabitých iontů.

V důsledku toho klesá proud, zatímco vnitřní odpor se naopak zvyšuje. Proto platí následující: čím více je baterie nabitá, tím nižší je její vnitřní odpor.

To je vše, co jsem chtěl říct o vnitřním odporu baterií a faktorech, které jej ovlivňují.

Pokud se vám článek líbil, pak zvedněte palce a přihlaste se k odběru! Děkujeme za přečtení až do konce!