Wat bepaalt de interne weerstand van batterijen

Hallo lieve gasten en abonnees van mijn kanaal. Vandaag wil ik het hebben over een fenomeen als de interne weerstand van batterijen en waar deze parameter van afhangt. Dus laten we beginnen.

Laten we bijvoorbeeld een lithium-ionbatterij nemen, de meest voorkomende vormfactor 18650 met een nominale capaciteit van 2500 mAh, en deze opladen tot een bedrijfsspanning van 3,7 volt.

Laten we nu een belasting aansluiten in de vorm van een weerstand van 1 ohm voor 10 watt. Wat denk je dat de stroom in het begin in zo'n systeem zal vloeien?

We kunnen deze stroom gemakkelijk berekenen volgens de wet van Ohm

Maar als we een ampèremeter aansluiten, zal de werkelijke stroom verschillen van de berekende en gelijk zijn aan I = 3,6 A. En de reden is als volgt.

Interne weerstand

De reden voor deze afwijking ligt dus in het feit dat er in absoluut elke opslagbatterij zijn eigen interne weerstand is. En in ons minicircuit komt er naast de 1 Ohm-weerstand nog een weerstand.

Laten we ons onze batterij voorstellen in de vorm van een echte tweepolige.

Dus volgens het bovenstaande schema is de spanning 3,7 volt - dit zal niets meer zijn dan de EMF van de bron.

r is de interne weerstand van de bron, die in dit specifieke voorbeeld ongeveer gelijk zal zijn aan 0,028 Ohm.

Als je in werkelijkheid de spanning over de aangesloten weerstand meet, dan is dat 3,6 Volt, wat betekent dat de spanningsval over de interne weerstand van de accu 0,1 Volt was.

Het blijkt dat volgens dezelfde wet van Ohm, met een spanning van 3,6 Volt en een weerstand van 1 Ohm, de stroom 3,6 Ampère zal zijn.

En aangezien ons circuit sequentieel is, zal een vergelijkbare stroom door de interne weerstand vloeien, wat betekent dat we door eenvoudige berekeningen te weten komen dat de interne weerstand gelijk is aan:

Laten we nu eens kijken van welke parameters deze interne weerstand afhangt en of de waarde een constante is.

Welke parameters bepalen de interne weerstand van de bron

Dus in werkelijkheid heeft de interne weerstand van verschillende soorten batterijen totaal verschillende betekenissen. Het verandert actief en deze veranderingen zijn afhankelijk van de volgende parameters:

1. Hoeveelheid stroom.
2. Batterij capaciteit.
3. Van de volledige lading van de batterij.
4. Batterij elektrolyt temperatuur.

Er is dus zo'n patroon: hoe groter de belastingsstroom, hoe lager de interne weerstand. Dit komt door het proces van ladingsherverdeling binnen de elektrolyt.

Omdat de stroomsterkte groot is, betekent dit dat de overdrachtssnelheid van ladingen door ionen van elektrode naar elektrode hoog is, en dit is mogelijk met een lage weerstand.

De stroomsterkte is minder - ionen brengen de lading niet zo actief over. Dit betekent dat de interne weerstand groot zal zijn.

Batterijen met een grote capaciteit hebben aanzienlijk meer elektroden, wat op zijn beurt aangeeft dat het interactieproces van elektroden met elektrolyt uitgebreider is. Dit betekent dat een aanzienlijk groter aantal ionen tegelijkertijd het ladingsoverdrachtproces binnengaat.

Dit verhoogt de stroomsterkte en verlaagt de interne weerstand.

Laten we het nu hebben over de volgende belangrijke factor: temperatuur.

Een paar woorden over het temperatuurregime en de batterijlading

Elke batterij is ontworpen voor een specifiek bedrijfstemperatuurbereik. Tegelijkertijd is de temperatuur verschillend voor verschillende fabrikanten.

Maar tegelijkertijd werkt de volgende regelmaat: hoe hoger de temperatuur van de elektrolyt, hoe hoger de reactiesnelheid erin, en dus hoe lager de interne weerstand.

Moderne batterijen hebben een bijna lineaire afhankelijkheid van interne weerstand van temperatuur.

Maar tegelijkertijd kan de temperatuur niet oneindig en zonder gevolgen stijgen. Als de reactie te heftig verloopt, kan de actieve zuurstofontwikkeling in de elektrolyt (als gevolg van het uiteenvallen van de anode) tot brand leiden.

Om deze reden hebben alle moderne accu's een oververhittingsbeveiliging.

Tijdens het afgeven van de batterijlading begint de capaciteit ervan af te nemen als gevolg van het feit dat steeds minder geladen ionen betrokken blijven bij de herverdelingsreactie van de lading.

Bijgevolg neemt de stroom af, terwijl de interne weerstand daarentegen toeneemt. Daarom is het volgende waar: hoe meer de batterij is opgeladen, hoe lager de interne weerstand.

Dat is alles wat ik wilde zeggen over de interne weerstand van batterijen en de factoren die daarop van invloed zijn.

Als je het artikel leuk vond, steek dan je duimen omhoog en abonneer je! Bedankt voor het lezen tot het einde!