Cosa determina la resistenza interna delle batterie
Ciao cari ospiti e abbonati del mio canale. Oggi voglio parlare di un fenomeno come la resistenza interna delle batterie e da cosa dipende questo parametro. Quindi iniziamo.
Prendiamo una batteria agli ioni di litio, ad esempio, il più comune fattore di forma 18650 con una capacità nominale di 2500 mAh, e carichiamola a una tensione operativa di 3,7 volt.
Ora colleghiamo un carico sotto forma di una resistenza da 1 ohm per 10 watt. Cosa pensi che la corrente scorrerà in un tale sistema all'inizio?
Possiamo facilmente calcolare questa corrente secondo la legge di Ohm
Ma se colleghiamo un amperometro, la corrente reale sarà diversa da quella calcolata e sarà uguale a I = 3,6 A. E il motivo è il seguente.
Resistenza interna
Quindi, la ragione di questa deviazione sta nel fatto che all'interno di qualsiasi batteria di accumulo c'è la sua resistenza interna. E nel nostro mini-circuito, oltre alla resistenza da 1 Ohm, ci sarà un'altra resistenza.
Immaginiamo la nostra batteria sotto forma di un vero bipolare.
Quindi, secondo lo schema sopra, la tensione è di 3,7 Volt: questo non sarà altro che l'EMF della sorgente.
r è la resistenza interna della sorgente, che in questo particolare esempio sarà approssimativamente uguale a 0,028 Ohm.
Se in realtà si misura la tensione attraverso il resistore collegato, sarà di 3,6 Volt, il che significa che la caduta di tensione attraverso la resistenza interna della batteria era di 0,1 Volt.
Si scopre che secondo la stessa legge di Ohm, con una tensione di 3,6 Volt e una resistenza di 1 Ohm, la corrente sarà di 3,6 Ampere.
E poiché il nostro circuito è sequenziale, una corrente simile scorrerà attraverso la resistenza interna, il che significa che con semplici calcoli otteniamo che la resistenza interna è uguale a:
Scopriamo ora da quali parametri dipende questa resistenza interna e se il suo valore è una costante.
Quali parametri determinano la resistenza interna della sorgente
Quindi, in realtà, la resistenza interna di diversi tipi di batterie ha significati completamente diversi. Sta cambiando attivamente e questi cambiamenti dipendono dai seguenti parametri:
- Quantità di corrente.
- Capacità della batteria.
- Dalla carica completa della batteria.
- Temperatura dell'elettrolito della batteria.
Quindi esiste un tale schema: maggiore è la corrente di carico, minore è la resistenza interna. Ciò è dovuto al processo di ridistribuzione della carica all'interno dell'elettrolita.
Poiché l'intensità della corrente è elevata, significa che la velocità di trasferimento delle cariche da parte degli ioni dall'elettrodo all'elettrodo è elevata e ciò è possibile con una bassa resistenza.
La forza attuale è inferiore: gli ioni non trasferiscono la carica in modo così attivo. Ciò significa che la resistenza interna sarà grande.
Le batterie di grande capacità hanno un numero significativamente maggiore di elettrodi, il che a sua volta indica che il processo di interazione degli elettrodi con l'elettrolita è più ampio. Ciò significa che un numero significativamente maggiore di ioni entra simultaneamente nel processo di trasferimento di carica.
Ciò aumenta la forza attuale e diminuisce la resistenza interna.
Ora parliamo del prossimo fattore importante: la temperatura.
Qualche parola sul regime di temperatura e sulla carica della batteria
Ogni batteria è progettata per uno specifico intervallo di temperatura di funzionamento. Allo stesso tempo, la temperatura è diversa per i diversi produttori.
Ma allo stesso tempo, funziona la seguente regolarità: maggiore è la temperatura dell'elettrolita, maggiore è la velocità di reazione in esso e quindi minore è la resistenza interna.
Le batterie moderne hanno una dipendenza quasi lineare della resistenza interna dalla temperatura.
Ma allo stesso tempo, la temperatura non può aumentare indefinitamente e senza conseguenze. Se la reazione procede in modo troppo violento, l'evoluzione attiva dell'ossigeno nell'elettrolita (a seguito della disintegrazione dell'anodo) può provocare un incendio.
Per questo motivo, tutte le batterie moderne hanno una protezione contro il surriscaldamento.
Nel processo di rilascio della carica della batteria, la sua capacità inizia a diminuire a causa del fatto che gli ioni sempre meno carichi rimangono coinvolti nella reazione di ridistribuzione della carica.
Di conseguenza, la corrente diminuisce, mentre la resistenza interna, al contrario, aumenta. Pertanto, è vero quanto segue: più è carica la batteria, minore è la sua resistenza interna.
Questo è tutto ciò che volevo dire sulla resistenza interna delle batterie e sui fattori che la influenzano.
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