От чего зависит внутреннее сопротивление аккумуляторов
Здравствуйте уважаемые гости и подписчики моего канала. Сегодня я хочу поговорить о таком явлении как внутреннее сопротивление аккумуляторов и о том, от чего зависит этот параметр. Итак, приступим.
Давайте возьмем литий-ионный аккумулятор, например, самого распространенного форм-фактора 18650 с номинальной емкостью 2500 mAh, и зарядим его до рабочего напряжения в 3,7 Вольт.
А теперь давайте подключим к нему нагрузку в форме резистора с сопротивлением в 1 Ом, рассчитанного на 10 Ватт. Как вы думаете, какой ток будет течь в такой системе в первое время?
Этот ток мы легко сможем вычислить по закону Ома
Но если мы подключим амперметр, то реальный ток будет отличаться от расчетного и будет равен I = 3.6 A. А причина заключена в следующем.
Внутреннее сопротивление
Итак, причина такого отклонения заключена в том, что внутри абсолютно любой аккумуляторной батареи присутствует свое внутреннее сопротивление. И в нашей мини-схеме кроме резистора, рассчитанного на 1 Ом, будет еще одно сопротивление.
Давайте представим наш аккумулятор в форме реального двухполюсника.
Так вот, согласно выше представленной схеме, напряжение 3,7 Вольт — это и будет ни что иное как ЭДС источника.
r — внутреннее сопротивление источника, которое в конкретно рассматриваемом примере будет примерно равно 0,028 Ом.
Если в реальности измерить напряжение на подключенном резисторе, то оно будет равно 3,6 Вольт, а это значит, что на внутреннем сопротивлении элемента питания падение напряжения составило 0,1 Вольта.
Получается, что согласно все тому же закону Ома, при напряжении 3,6 Вольта, и сопротивлении 1 Ом сила тока составит 3,6 Ампера.
А так как цепь у нас последовательная, то и через внутреннее сопротивление потечет аналогичный ток, а это значит, что путем несложных вычислений получаем, что внутреннее сопротивление равно:
Теперь давайте узнаем, от каких параметров зависит это внутреннее сопротивление и является ли его величина константой.
От каких параметров зависит внутреннее сопротивление источника
Так вот, в реальности внутреннее сопротивление у различных типов АКБ имеет совершенно разное значение. Оно активно изменяется, и эти изменения зависят от следующих параметров:
- Величина тока.
- Емкость аккумулятора.
- От полноты заряда АКБ.
- Температура электролита АКБ.
Так вот существует такая закономерность: чем больше ток нагрузки – тем ниже внутреннее сопротивление. Это связано с процессом перераспределения заряда внутри электролита.
Так как сила тока большая, значит скорость передачи зарядов ионами от электрода к электроду высокая, а это возможно при малом сопротивлении.
Сила тока меньше – ионы не так активно переносят заряд. Это значит, внутреннее сопротивление будет большим.
У АКБ большой емкости обкладки электродов существенно больше, а это в свою очередь говорит о том, что процесс взаимодействия электродов с электролитом – обширнее. А это означает, что существенно большее число ионов одновременно вступает в процессе переноса заряда.
Тем самым увеличивается сила тока и уменьшается внутреннее сопротивление.
Теперь давайте поговорим о следующем немаловажном факторе — температуре.
Несколько слов о температурном режиме и заряде АКБ
Каждый аккумулятор рассчитан на определенный диапазон рабочих температур. При этом у разных производителей температура отличается.
Но при этом работает следующая закономерность: чем больше температура электролита, тем выше скорость протекания реакции в нем, а значит тем меньше внутреннее сопротивление.
У современных АКБ присутствует практически линейная зависимость внутреннего сопротивления от температуры.
Но при этом температура не может расти бесконечно и без последствий. Если реакция будет протекать слишком бурно, то активное выделение кислорода в электролите (в результате распада анода) может привести к возгоранию.
По этой причине на всех современных АКБ присутствует защита от перегрева.
В процессе отдачи заряда аккумулятора его емкость начинает снижаться в результате того, что все меньше остается заряженных ионов участвующих в реакции перераспределения заряда.
Следовательно, ток снижается, а внутреннее сопротивление, напротив, возрастает. Поэтому верно следующее: чем больше заряжен аккумулятор, тем ниже его внутреннее сопротивление.
Это все, что я хотел сказать о внутреннем сопротивлении аккумуляторов и факторов, которые оказывают на него влияние.
Если вам понравилась статья, тогда ставим палец вверх и подписываемся! Спасибо, что прочитали до конца!
Источник