Co je vnitřní odpor baterie

V tomto příspěvku se pokusíme prozkoumat vnitřní odpor baterie a pokusíme se naučit kritické vlastnosti spojené s tímto parametrem baterie.

Co je vnitřní odpor baterie

Vnitřní odpor (IR) baterie je v zásadě míra opozice vůči průchodu elektronů nebo proudu baterií v uzavřené smyčce. V zásadě existují dva faktory, které ovlivňují vnitřní odpor konkrétní baterie: elektronický odpor a iontový odpor. Elektronický odpor ve spojení s iontovým odporem se běžně označuje jako celkový efektivní odpor

Elektronický odpor umožňuje přístup k měrnému odporu praktických součástí, které mohou zahrnovat kovové kryty a další příslušné související materiály, a také na jaké úrovni mohou být tyto materiály ve fyzickém kontaktu navzájem.

Výsledek výše uvedených parametrů souvisejících s generováním celkového účinného odporu by mohl být rychlý a mohl by být dosažen během prvních několika zlomků milisekund poté, co je baterie vystavena zatížení.

Co je iontový odpor

Iontový odpor je odpor vůči průchodu elektronů v baterii v důsledku mnoha elektrochemických parametrů, které mohou zahrnovat, vodivost elektrolytu, iontový proud a průřez povrchu elektrody.

Takové výsledky polarizace se iniciují poměrně pomalu ve srovnání s elektronickým odporem, který zvyšuje celkový efektivní odpor, k čemuž obvykle dochází několik milisekund po ovlivnění baterie pod zátěží.

Pro indikaci vnitřního odporu je často implementováno vyhodnocení impedančního testu 1000 Hz. Impedance se označuje jako odpor nabízený AC průchodu danou smyčkou. V důsledku relativně vysoké frekvence 1 000 Hz se pravděpodobně nemusí zcela zaznamenat určitý stupeň iontového odporu.

Ve většině případů bude významnost impedance 1 000 Hz pod celkovou hodnotou efektivního odporu pro příslušnou dotyčnou baterii. Mohla by být vyzkoušena kontrola impedance ve vybraném rozsahu frekvencí, aby bylo možné přesné zobrazení vnitřního odporu.

Účinek iontové rezistence

Účinek elektronického a iontového odporu lze identifikovat, když je sestava testována pomocí ověření dvojitého pulzního vstupu. Tato zkouška využívá postup zavedení dotyčné baterie do tlumeného odtoku pozadí, takže vybíjení je nejprve stabilizováno před zahájením pulzování s významnějším zatížením po dobu asi 100 milisekund.

Výpočet efektivní odolnosti

Pomocí „Ohmova zákona“ lze snadno vyhodnotit celkový efektivní odpor vydělením rozdílu napětí rozdílovým proudem. S odkazem na vyhodnocení zobrazené na (obr. 1), se stabilizační zátěží 5 mA ve spojení s impulzem 505 mA, je rozdíl proudu 500 mA. Pokud se napětí odchyluje od 1,485 do 1,378, bylo by možné pozorovat delta napětí jako 0,107 voltů, což indikuje celkový efektivní odpor 0,107 voltů / 500 mA nebo 0,214 ohmů.

Charakteristické efektivní odpory zbrusu nových alkalických válcových baterií Energizer (prostřednictvím 5 mA stabilizačního odtoku a okamžitě s 505 mA, 100 milisekundovým pulsem) lze očekávat kolem 150 až 300 miliohmů, jak je určeno relativním rozměrem.

Co je to Flash Amps

K navození aproximace vnitřního odporu jsou navíc zabudovány bleskové zesilovače. Zesilovači blesku se rozumí maximální proud, který lze očekávat, že baterie dodá podstatně kratší dobu.

Tato zkouška se někdy provádí elektrickým zkratováním baterie s odporem 0,01 ohm po dobu přibližně 0,2 sekundy a zaznamenáním napětí uzavřeného obvodu. Cirkulaci proudu přes odpor lze určit pomocí Ohmova zákona a dělením napětí v uzavřeném obvodu 0,01 ohmu.

Napětí naprázdno před zkouškou se vydělí zábleskovými zesilovači, aby se dosáhlo aproximace vnitřního odporu.

Vzhledem k tomu, že zesilovače Flash nelze snadno přesně určit a lze OCV vypočítat za mnoha podmínek, je třeba tento způsob měření použít pouze k dosažení obecné aproximace vnitřního odporu.

Pokles napětí baterie při zatížení může být relativní k celkovému efektivnímu odporu spolu s aktuálním odběrem.

Obecné informace o počátečním poklesu napětí při zatížení se obvykle odhadují vynásobením celkového efektivního odporu proudovým odběrem vystaveným baterii.

Řekněme, že baterie s vnitřním odporem 0,1 ohmu je vybitá nebo vybitá rychlostí 1 ampéru.
Pak podle Ohmova zákona:

V = I x R = 1 x 0,1 = 0,1 voltu

Pokud považujeme napětí v otevřeném obvodu za 1,6 V, pak lze očekávané napětí v uzavřeném obvodu battrey zapsat jako:

1,6 - 0,1 = 1,5 V.

Jak se zvyšuje vnitřní odpor

Obecně lze říci, že vnitřní odpor se bude zvyšovat v průběhu vybíjení způsobeného aktivními složkami v baterii uvedené do provozu.

Rychlost změny během výboje však není jednotná. Chemické složení baterie, intenzita vybití, rychlost rozptylu a stáří baterie mohou snadno ovlivnit vnitřní odpor během vybití.

Zimní podmínky by mohly mít za následek elektrochemické tendence, které se v baterii zhmotňují ke zpomalení, což má za následek snížení aktivity iontů v elektrolytu. Nakonec se vnitřní odpor zvýší, jak se okolní teploty sníží

Graf (obr. 2) ukazuje výsledek teploty na celkovém účinném odporu zcela nové alkalické baterie Energizer E91 AA. Obecně lze vnitřní odpor určit v souladu s poklesem napětí baterie za zjištěných podmínek zatížení.

Na úspěchy může mít vliv přístup, nastavení i klimatická omezení. Vnitřní odpor baterie je třeba považovat spíše za obecné obecné pravidlo než za přesnou velikost, kdykoli ji použijete na odhadovaný pokles napětí pro danou aplikaci.