Каково внутреннее сопротивление литиевой батареи?
Когда ток протекает внутри батареи, он встречает сопротивление, вызывающее снижение рабочего напряжения батареи. Это сопротивление называется внутренним сопротивлением батареи. Из-за внутреннего сопротивления аккумулятора напряжение на клеммах ниже, чем электродвижущая сила и напряжение разомкнутой-цепи во время разряда. Во время зарядки напряжение на клеммах превышает электродвижущую силу и напряжение разомкнутой-цепи. Внутреннее сопротивление аккумулятора является чрезвычайно важным параметром химического источника энергии. Это напрямую влияет на рабочее напряжение батареи, рабочий ток, выходную энергию и мощность. Для практичного химического источника энергии чем ниже внутреннее сопротивление, тем лучше.
Внутреннее сопротивление батареи непостоянно; он меняется во время разряда в зависимости от состава активного материала, концентрации электролита, температуры аккумулятора и времени разряда. Внутреннее сопротивление батареи включает омическое внутреннее сопротивление (R₀) и внутреннее поляризационное сопротивление (Rf), проявляемое электродами во время электрохимических реакций. Сумма этих двух величин называется полным внутренним сопротивлением батареи (Rw).
Омическое внутреннее сопротивление в основном состоит из внутреннего сопротивления материалов электродов, электролита, сепаратора и контактного сопротивления различных компонентов. Это связано с размером батареи, ее конструкцией, методом формирования электродов (например, пастообразные-типа и трубчатые электроды в свинцово--кислотных батареях, коробчатого-типа и спеченные электроды в щелочных батареях) и герметичностью сборки. Омическое внутреннее сопротивление подчиняется закону Ома.
Внутреннее сопротивление поляризации относится к внутреннему сопротивлению, вызванному поляризацией между положительным и отрицательным электродами химического источника энергии во время электрохимической реакции. Это сумма сопротивлений, вызванных электрохимической поляризацией и концентрацией.
поляризация.
Внутреннее сопротивление поляризации связано с природой активного материала, структурой электродов и процессом производства батареи, особенно тесно связанным с условиями эксплуатации батареи; ток разряда и температура оказывают существенное влияние. Во время разряда с высокой плотностью тока как электрохимическая поляризация, так и концентрационная поляризация увеличиваются, потенциально даже вызывая пассивацию отрицательного электрода, тем самым увеличивая внутреннее сопротивление поляризации. Низкие температуры отрицательно влияют на электрохимическую поляризацию и диффузию ионов; следовательно, внутреннее поляризационное сопротивление батареи также увеличивается в условиях низких-температур. Следовательно, сопротивление поляризации не является константой, а меняется в зависимости от скорости разряда, температуры и других условий.
Аналитическое выражение внутреннего сопротивления батареи выглядит следующим образом:
В формуле bE (iₐ,τ,C) Iₐ⁻¹-Внутреннее сопротивление поляризации батареи;
b-Коэффициент изменения напряжения на клеммах батареи относительно напряжения на клеммах батареи E в условиях номинальной емкости, когда батарея заряжается и разряжается током Iₐ;
Rₑₗ(τ,C)-Сопротивление электролита;
Rₑ(C)-Сопротивление электрода. Сопротивление электролита Rₑₗ и сопротивление электрода Rₑ обратно пропорциональны мгновенной емкости батареи;
iₐ, τ, C-Ток зарядки и разрядки аккумулятора, температура и состояние емкости в этот момент.
Внутреннее сопротивление батареи относительно невелико и часто незначительно во многих условиях эксплуатации. Однако силовые аккумуляторы для электромобилей часто работают в условиях сильного тока и глубокого разряда, что приводит к значительному падению напряжения, вызванному внутренним сопротивлением. В этом случае нельзя игнорировать влияние внутреннего сопротивления на всю цепь.
