Kaj je notranja odpornost baterije

V tem prispevku poskušamo raziskati notranji upor baterije in se naučiti kritičnih značilnosti tega parametra baterije.

Kaj je notranja odpornost baterije

Notranji upor (IR) baterije je v bistvu stopnja nasprotovanja prehodu elektronov ali toka skozi baterijo v zaprti zanki. Na notranji upor določene baterije v osnovi vplivata dva dejavnika, in sicer elektronski in ionski. Elektronski upor v povezavi z ionsko upornostjo se običajno imenuje skupni efektivni upor

Elektronski upor omogoča dostop do upornosti praktičnih komponent, ki lahko vključujejo kovinske pokrove in druge ustrezne povezane materiale, pa tudi, na kateri ravni bi lahko bili ti materiali med seboj v fizičnem stiku.

Rezultat zgornjih parametrov, povezanih z ustvarjanjem skupne efektivne odpornosti, je lahko hiter in lahko priča v nekaj začetnih delih milisekund, ko je baterija izpostavljena obremenitvi.

Kaj je ionska odpornost

Ionska odpornost je odpornost proti prehodu elektronov v bateriji zaradi množice elektrokemičnih parametrov, ki lahko vključujejo prevodnost elektrolita, pretok ionov in prerez površine elektrode.

Takšni rezultati polarizacije se sprožijo precej počasi v primerjavi z elektronskim uporom, ki sešteje k skupni efektivni upornosti, ki običajno poteka nekaj milisekund po vplivu akumulatorja pod obremenitvijo.

Za prikaz notranjega upora je pogosto uporabljena ocena impedance 1000 Hz. Impedanca se imenuje odpornost na prehod izmeničnega toka skozi določeno zanko. Zaradi sorazmerno visoke frekvence 1000 Hz nekatera stopnja ionske odpornosti verjetno ne bo v celoti zabeležena.

V večini primerov bo pomen impedance 1000 Hz nižji od skupne efektivne vrednosti upora za zadevno baterijo. Za natančen prikaz notranjega upora se lahko poskusi preveriti impedanco v izbranem frekvenčnem območju.

Učinek ionske odpornosti

Učinek elektronske in ionske odpornosti bi lahko ugotovili, ko bi se naprava preizkusila z dvojnim preverjanjem vhodnega impulza. Ta test uporablja postopek vstavitve zadevne baterije v umirjeni odtok v ozadju, tako da se praznjenje najprej stabilizira, preden se začne pulziranje z večjo obremenitvijo približno 100 milisekund.

Izračun učinkovite odpornosti

S pomočjo 'Ohmskega zakona' lahko skupno efektivno upornost enostavno izračunamo tako, da razliko v napetosti delimo z razliko toka. Glede na oceno, prikazano na (slika 1), je pri stabilizacijski obremenitvi 5 mA v povezavi z impulzom 505 mA razlika v toku 500 mA. Če napetost odstopa od 1.485 do 1.378, je lahko delta napetost 0.107 voltov, kar kaže na skupni efektivni upor 0.107 voltov / 500 mA ali 0.214 ohmov.

Značilni efektivni upor popolnoma novih alkalnih cilindričnih baterij Energizer (skozi stabilizacijski odtok 5 mA in takoj s 505 mA, 100 milisekundnim impulzom) bi lahko pričakovali približno 150 do 300 miliom, kot je določeno z relativno dimenzijo.

Kaj je Flash amp

Dodatno so vgrajeni bliskovni ojačevalniki, ki povzročajo približek notranjega upora. Za bliskovne ojačevalnike velja, da so največji tok, ki ga baterija lahko pričakuje bistveno krajši čas.

Ta preizkus se včasih izvede tako, da se nekje v 0,2 sekunde električno skrajša baterija z uporom 0,01 ohma in zabeleži napetost zaprtega kroga. Tok kroženja skozi upor lahko določimo s pomočjo zakona Ohmov in delimo napetost zaprtega kroga na 0,01 ohma.

Napetost odprtega kroga pred preskusom se deli z bliskavicami, da se doseže približek notranjega upora.

Glede na to, da bliskovnih ojačevalnikov ni enostavno določiti popolnoma, OCV pa je mogoče izračunati pod številnimi pogoji, je treba ta način merjenja uporabiti le za doseganje splošnega približka notranjega upora.

Padec napetosti akumulatorja pod obremenitvijo je lahko odvisen od skupne efektivne upornosti skupaj s trenutno hitrostjo praznjenja.

Splošne informacije o začetnem padcu napetosti pod obremenitvijo se običajno ocenijo tako, da se skupni efektivni upor pomnoži s trenutnim praznjenjem akumulatorja.

Recimo, da se baterija z notranjim uporom 0,1 ohma izprazni ali izprazni s hitrostjo 1 amp.
Potem po zakonu Ohmov:

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

Če menimo, da je napetost odprtega kroga 1,6 V, lahko pričakovano napetost zaprtega kroga battreya zapišemo kot:

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

Kako se povečajo notranji odpornosti

Na splošno se bo notranji upor povečal med praznjenjem, ki ga povzročajo aktivne komponente v akumulatorju, ki se uporablja.

Glede na to hitrost nihanja med praznjenjem ni enakomerna. Kemična sestava akumulatorja, intenzivnost praznjenja, hitrost razpadanja in starost baterije lahko zlahka vplivajo na notranji upor med praznjenjem.

Zimske razmere lahko povzročijo, da se elektrokemijske težnje, ki se udejanjijo v bateriji, upočasnijo, kar povzroči zmanjšanje ionske aktivnosti elektrolita. Sčasoma bi se notranji upor povečal, ko bi se temperature okolice znižale

Graf (slika 2) prikazuje rezultat temperature na skupni efektivni upor popolnoma nove alkalne baterije Energizer E91 AA. Na splošno je mogoče notranji upor določiti v skladu s padcem napetosti akumulatorja v razpoznanih pogojih obremenitve.

Na dosežke lahko vplivajo pristop, nastavitve in podnebne omejitve. Notranji upor baterije je treba šteti kot splošno pravilo in ne kot natančno velikost, kadar koli jo uporabimo za ocenjeni padec napetosti za določeno aplikacijo.