kategória: Najlepšie články » Začiatočníci elektrikári
Počet zobrazení: 22508
Komentáre k článku: 3
Vnútorný odpor batérie
Ak zoberieme úplne novú lítium-iónovú batériu, povedzme veľkosť 18650 s nominálnou kapacitou 2500 mAh, upravte jej napätie na presne 3,7 V a potom ho pripojte k aktívnej záťaži vo forme 10-wattového rezistora s hodnotou R = 1 Ohm, potom aká je konštanta prúd, ktorý očakávame, že zmeria prostredníctvom tohto odporu?
Čo sa tam stane hneď v prvej chvíli, kým sa batéria takmer nezačne vybíjať? Podľa Ohmovho zákona by sa malo zdať, že by malo existovať 3,7A, pretože i = U / R = 3,7 / 1 = 3,7 [A]. V skutočnosti bude prúd o niečo menší, konkrétne v oblasti I = 3,6 A. Prečo sa to stane?
Dôvod je ten, že nielen rezistor, ale aj samotná batéria má istotu vnútorný odpor, pretože chemické procesy v ňom nemôžu nastať okamžite. Ak si predstavujete batériu vo forme skutočného dvojpólu, potom 3,7 V - bude to jej EMF, okrem toho bude existovať aj vnútorný odpor r rovný, napríklad pre náš príklad, približne 0,028 Ohmu.
Ak meriate napätie na odpore pripojenom k batérii s hodnotou R = 1 Ohm, potom sa ukáže, že je približne 3,6 V, a preto 0,1 V klesne na vnútorný odpor r batérie. Ak teda odpor má odpor 1 ohm, namerané napätie bolo 3,6 V, preto prúd cez odpor je I = 3,6 A. Ak potom na batériu klesne u = 0,1 V a obvod, ktorý máme, je uzavretý, sériové, znamená to, že prúd cez batériu je I = 3,6 A, preto podľa Ohmovho zákona bude jej vnútorný odpor r = u / I = 0,1 / 3,6 = 0,0227 ohmov.
Čo určuje vnútorný odpor batérie
V skutočnosti nie je vnútorný odpor rôznych typov batérií vždy konštantný. Je dynamický a závisí od niekoľkých parametrov: od zaťažovacieho prúdu, kapacity batérie, stupňa nabitia batérie, ako aj od teploty elektrolytu vo vnútri batérie.
Čím vyšší je záťažový prúd, tým je spravidla menší vnútorný odpor batérie, pretože procesy prenosu náboja vo vnútri elektrolytu sú v tomto prípade intenzívnejšie, do procesu je zapojených viac iónov, ióny sa pohybujú aktívnejšie v elektrolyte z elektródy na elektródu. Ak je zaťaženie relatívne malé, intenzita chemických procesov na elektródach a v elektrolyte batérie bude tiež menšia, a preto sa zdá, že vnútorný odpor je veľký.
Pri batériách s väčšou kapacitou je plocha elektród väčšia, čo znamená, že oblasť interakcie elektród s elektrolytom je rozsiahlejšia. Preto je do procesu prenosu náboja zapojených viac iónov, viac iónov vytvára prúd. Je demonštrovaný podobný princíp. s paralelným pripojením kondenzátorov - čím väčšia je kapacita, tým viac náboja je možné použiť v blízkosti daného napätia. Čím vyššia je kapacita batérie, tým nižší je jej vnútorný odpor.
Teraz hovorme o teplote. Každá batéria má svoj vlastný bezpečný prevádzkový teplotný rozsah, v rámci ktorého platí nasledujúce. Čím vyššia je teplota batérie, tým rýchlejšie dochádza k difúzii iónov vo vnútri elektrolytu, takže pri vyššej prevádzkovej teplote bude vnútorný odpor batérie nižší.
Prvé lítiové batérie, ktoré nemali ochranu pred prehriatím, z tohto dôvodu dokonca explodovali, pretože príliš rýchlo vznikajúci kyslík vznikol v dôsledku rýchleho rozkladu anódy (ako výsledok rýchlej reakcie na ňu). V každom prípade sa batérie vyznačujú takmer lineárnou závislosťou vnútorného odporu od teploty v rozsahu prijateľných prevádzkových teplôt.
S vybíjaním batérie klesá jej aktívna kapacita, pretože množstvo aktívnej látky doštičiek, ktoré sú stále schopné podieľať sa na tvorbe prúdu, sa stáva stále menej. Preto prúd stúpa, respektíve klesá vnútorný odpor. Čím je batéria nabitá, tým menší je jej vnútorný odpor. Keď sa batéria vybije, jej vnútorný odpor sa zvýši.
Pozri tiež na electro-sk.tomathouse.com
: