Αυτό που καθορίζει την εσωτερική αντίσταση των μπαταριών

Γεια σας αγαπητοί καλεσμένοι και συνδρομητές του καναλιού μου. Σήμερα θέλω να μιλήσω για ένα τέτοιο φαινόμενο όπως η εσωτερική αντίσταση των μπαταριών και από τι εξαρτάται αυτή η παράμετρος. Ας ξεκινήσουμε λοιπόν.

Ας πάρουμε μια μπαταρία ιόντων λιθίου, για παράδειγμα, τον πιο κοινό συντελεστή φόρμας 18650 με ονομαστική χωρητικότητα 2500 mAh, και φορτίστε την σε τάση λειτουργίας 3,7 volt.

Τώρα ας συνδέσουμε ένα φορτίο σε αυτό με τη μορφή αντίστασης 1 ohm με ονομαστική ισχύ για 10 watt. Τι πιστεύετε ότι το ρεύμα θα ρέει αρχικά σε ένα τέτοιο σύστημα;

Μπορούμε εύκολα να υπολογίσουμε αυτό το ρεύμα σύμφωνα με το νόμο του Ohm

Αλλά αν συνδέσουμε ένα αμπερόμετρο, τότε το πραγματικό ρεύμα θα διαφέρει από το υπολογισμένο και θα είναι ίσο με το I = 3,6 A. Και ο λόγος είναι ως εξής.

Εσωτερική αντίσταση

Έτσι, ο λόγος για αυτήν την απόκλιση έγκειται στο γεγονός ότι μέσα σε απολύτως οποιαδήποτε μπαταρία αποθήκευσης υπάρχει η δική του εσωτερική αντίσταση. Και στο μίνι κύκλωμα μας, εκτός από την αντίσταση 1 Ohm, θα υπάρχει μια ακόμη αντίσταση.

Ας φανταστούμε την μπαταρία μας με τη μορφή ενός πραγματικού δίπολου.

Έτσι, σύμφωνα με το παραπάνω διάγραμμα, η τάση είναι 3,7 Volt - αυτό δεν θα είναι τίποτα περισσότερο από το EMF της πηγής.

r είναι η εσωτερική αντίσταση της πηγής, η οποία σε αυτό το συγκεκριμένο παράδειγμα θα είναι περίπου ίση με 0,028 Ohm.

Εάν στην πραγματικότητα μετρήσετε την τάση στη συνδεδεμένη αντίσταση, τότε θα είναι 3,6 Volts, πράγμα που σημαίνει ότι η πτώση τάσης στην εσωτερική αντίσταση της μπαταρίας ήταν 0,1 Volts.

Αποδεικνύεται ότι σύμφωνα με τον ίδιο νόμο του Ohm, με τάση 3,6 Volt και αντίσταση 1 Ohm, η ισχύς ρεύματος θα είναι 3,6 Amperes.

Και δεδομένου ότι το κύκλωμα μας είναι διαδοχικό, ένα παρόμοιο ρεύμα θα ρέει μέσω της εσωτερικής αντίστασης, πράγμα που σημαίνει ότι μέσω απλών υπολογισμών λαμβάνουμε ότι η εσωτερική αντίσταση ισούται με:

Τώρα ας δούμε ποιες παραμέτρους εξαρτάται αυτή η εσωτερική αντίσταση και αν η τιμή της είναι σταθερή.

Ποιες παράμετροι καθορίζουν την εσωτερική αντίσταση της πηγής

Έτσι, στην πραγματικότητα, η εσωτερική αντίσταση διαφορετικών τύπων μπαταριών έχει εντελώς διαφορετικές έννοιες. Αλλάζει ενεργά και αυτές οι αλλαγές εξαρτώνται από τις ακόλουθες παραμέτρους:

1. Ποσό τρέχοντος.
2. Χωρητικότητα μπαταρίας.
3. Από την πλήρη φόρτιση της μπαταρίας.
4. Θερμοκρασία ηλεκτρολύτη μπαταρίας.

Υπάρχει λοιπόν ένα τέτοιο μοτίβο: όσο μεγαλύτερο είναι το ρεύμα φορτίου, τόσο χαμηλότερη είναι η εσωτερική αντίσταση. Αυτό οφείλεται στη διαδικασία ανακατανομής φορτίου εντός του ηλεκτρολύτη.

Δεδομένου ότι η ισχύς ρεύματος είναι υψηλή, αυτό σημαίνει ότι ο ρυθμός μεταφοράς φορτίων από ιόντα από ηλεκτρόδιο σε ηλεκτρόδιο είναι υψηλός, και αυτό είναι δυνατό με χαμηλή αντίσταση.

Η τρέχουσα ισχύς είναι μικρότερη - τα ιόντα δεν μεταφέρουν το φορτίο τόσο ενεργά. Αυτό σημαίνει ότι η εσωτερική αντίσταση θα είναι μεγάλη.

Οι μπαταρίες μεγάλης χωρητικότητας έχουν σημαντικά περισσότερα ηλεκτρόδια και αυτό, με τη σειρά του, δείχνει ότι η διαδικασία αλληλεπίδρασης των ηλεκτροδίων με τον ηλεκτρολύτη είναι πιο εκτεταμένη. Αυτό σημαίνει ότι ένας ουσιαστικά μεγαλύτερος αριθμός ιόντων εισέρχεται ταυτόχρονα στη διαδικασία μεταφοράς φορτίου.

Αυτό αυξάνει την τρέχουσα ισχύ και μειώνει την εσωτερική αντίσταση.

Τώρα ας μιλήσουμε για τον επόμενο σημαντικό παράγοντα - τη θερμοκρασία.

Λίγα λόγια για το καθεστώς θερμοκρασίας και τη φόρτιση της μπαταρίας

Κάθε μπαταρία έχει σχεδιαστεί για ένα συγκεκριμένο εύρος θερμοκρασίας λειτουργίας. Ταυτόχρονα, η θερμοκρασία είναι διαφορετική για διαφορετικούς κατασκευαστές.

Αλλά ταυτόχρονα, λειτουργεί το ακόλουθο μοτίβο: όσο υψηλότερη είναι η θερμοκρασία του ηλεκτρολύτη, τόσο υψηλότερος είναι ο ρυθμός της αντίδρασης σε αυτό και επομένως τόσο χαμηλότερη είναι η εσωτερική αντίσταση.

Οι σύγχρονες μπαταρίες έχουν σχεδόν γραμμική εξάρτηση της εσωτερικής αντίστασης στη θερμοκρασία.

Αλλά ταυτόχρονα, η θερμοκρασία δεν μπορεί να αυξηθεί επ 'αόριστον και χωρίς συνέπειες. Εάν η αντίδραση προχωρήσει πολύ βίαια, τότε η ενεργή εξέλιξη του οξυγόνου στον ηλεκτρολύτη (ως αποτέλεσμα της αποσύνθεσης της ανόδου) μπορεί να οδηγήσει σε φωτιά.

Για το λόγο αυτό, όλες οι σύγχρονες μπαταρίες έχουν προστασία από υπερθέρμανση.

Κατά τη διαδικασία απελευθέρωσης της φόρτισης της μπαταρίας, η χωρητικότητά της αρχίζει να μειώνεται ως αποτέλεσμα του γεγονότος ότι λιγότερα και λιγότερο φορτισμένα ιόντα παραμένουν εμπλεκόμενα στην αντίδραση αναδιανομής φόρτισης.

Κατά συνέπεια, το ρεύμα μειώνεται, ενώ η εσωτερική αντίσταση, αντίθετα, αυξάνεται. Επομένως, ισχύουν τα ακόλουθα: όσο περισσότερο φορτίζεται η μπαταρία, τόσο χαμηλότερη είναι η εσωτερική του αντίσταση.

Αυτό ήθελα να πω μόνο για την εσωτερική αντίσταση των μπαταριών και τους παράγοντες που την επηρεάζουν.

Αν σας άρεσε το άρθρο, τότε αφήστε τους αντίχειρές σας και εγγραφείτε! Ευχαριστούμε που διαβάσατε μέχρι το τέλος!