Який внутрішній опір літієвої батареї?
Коли струм проходить через внутрішню частину батареї, він зустрічає опір, що спричиняє зниження робочої напруги батареї. Цей опір називається внутрішнім опором акумулятора. Через внутрішній опір батареї напруга на клемах нижча за електрорушійну силу та напругу-розімкнутого ланцюга під час розряду. Під час заряджання напруга на клемі вища за електрорушійну силу та напругу-розімкненого ланцюга. Внутрішній опір батареї є надзвичайно важливим параметром хімічного джерела струму. Це безпосередньо впливає на робочу напругу акумулятора, робочий струм, вихідну енергію та потужність. Для практичного хімічного джерела струму, чим нижчий внутрішній опір, тим краще.
Внутрішній опір батареї непостійний; вона змінюється під час розряду в залежності від складу активного матеріалу, концентрації електроліту, температури акумулятора та часу розряду. Внутрішній опір батареї включає омічний внутрішній опір (R₀) і внутрішній опір поляризації (Rf), які виявляють електроди під час електрохімічних реакцій. Сума цих двох називається загальним внутрішнім опором акумулятора (Rw).
Омічний внутрішній опір в основному складається з внутрішнього опору матеріалів електродів, електроліту, сепаратора та контактного опору різних компонентів. Це пов’язано з розміром батареї, структурою, методом формування електродів (наприклад, електроди пастоподібного-типу та трубчасті електроди в свинцево-кислотних батареях, і коробчасті-тип електродів та спечені електроди в лужних батареях) і герметичність збірки. Омічний внутрішній опір підкоряється закону Ома.
Поляризаційний внутрішній опір означає внутрішній опір, викликаний поляризацією між позитивним і негативним електродами хімічного джерела струму під час електрохімічної реакції. Це сума опорів, спричинених електрохімічною поляризацією та концентрацією
поляризація.
Внутрішній опір поляризації пов’язаний із природою активного матеріалу, структурою електрода та процесом виробництва батареї, особливо тісно пов’язаної з умовами експлуатації батареї; розрядний струм і температура мають значний вплив. Під час розряду з високою щільністю струму як електрохімічна поляризація, так і поляризація концентрації збільшуються, потенційно навіть спричиняючи пасивацію негативного електрода, таким чином збільшуючи внутрішній опір поляризації. Низькі температури негативно впливають на електрохімічну поляризацію та дифузію іонів; отже, поляризаційний внутрішній опір батареї також зростає в умовах низьких-температур. Тому поляризаційний опір не є константою, а змінюється зі швидкістю розряду, температурою та іншими умовами.
Аналітичний вираз для внутрішнього опору батареї виглядає наступним чином:
У формулі bE (iₐ,τ,C) Iₐ⁻¹-Внутрішній опір поляризації батареї;
b-Коефіцієнт варіації напруги клеми акумулятора відносно напруги E клеми акумулятора за умов номінальної ємності, коли акумулятор заряджається та розряджається струмом Iₐ;
Rₑₗ(τ,C)-Опір електроліту;
Rₑ(C)-Опір електродів. Опір електроліту Rₑₗ та опір електрода Rₑ обернено пропорційні миттєвій ємності акумулятора;
iₐ, τ, C-Струм зарядки та розрядки батареї, температура та стан ємності в той час.
Внутрішній опір батареї відносно малий і часто незначний за багатьох умов експлуатації. Однак батареї для електромобілів часто працюють в умовах сильного струму та глибокого розряду, що призводить до значного падіння напруги, викликаного внутрішнім опором. У цьому випадку не можна ігнорувати вплив внутрішнього опору на всю схему.
