От чего зависит внутреннее сопротивление аккумуляторов

Здравствуйте уважаемые гости и подписчики моего сайта. Сегодня я хочу поговорить о таком явлении как внутреннее сопротивление аккумуляторов и о том, от чего зависит этот параметр. Итак, приступим.

От чего зависит внутреннее сопротивление аккумуляторов

Давайте возьмем литий-ионный аккумулятор, например, самого распространенного форм-фактора 18650 с номинальной емкостью 2500 mAh, и зарядим его до рабочего напряжения в 3,7 Вольт.

А теперь давайте подключим к нему нагрузку в форме резистора с сопротивлением в 1 Ом, рассчитанного на 10 Ватт. Как вы думаете, какой ток будет течь в такой системе в первое время?

Этот ток мы легко сможем вычислить по закону Ома

От чего зависит внутреннее сопротивление аккумуляторов

Но если мы подключим амперметр, то реальный ток будет отличаться от расчетного и будет равен I = 3.6 A. А причина заключена в следующем.

Внутреннее сопротивление

От чего зависит внутреннее сопротивление аккумуляторов

Итак, причина такого отклонения заключена в том, что внутри абсолютно любой аккумуляторной батареи присутствует свое внутреннее сопротивление. И в нашей мини-схеме кроме резистора, рассчитанного на 1 Ом, будет еще одно сопротивление.

Давайте представим наш аккумулятор в форме реального двухполюсника.

От чего зависит внутреннее сопротивление аккумуляторов

Так вот, согласно выше представленной схеме, напряжение 3,7 Вольт — это и будет ни что иное как ЭДС источника.

r - внутреннее сопротивление источника, которое в конкретно рассматриваемом примере будет примерно равно 0,028 Ом.

От чего зависит внутреннее сопротивление аккумуляторов

Если в реальности измерить напряжение на подключенном резисторе, то оно будет равно 3,6 Вольт, а это значит, что на внутреннем сопротивлении элемента питания падение напряжения составило 0,1 Вольта.

Получается, что согласно все тому же закону Ома, при напряжении 3,6 Вольта, и сопротивлении 1 Ом сила тока составит 3,6 Ампера.

А так как цепь у нас последовательная, то и через внутреннее сопротивление потечет аналогичный ток, а это значит, что путем несложных вычислений получаем, что внутреннее сопротивление равно:

От чего зависит внутреннее сопротивление аккумуляторов

Теперь давайте узнаем, от каких параметров зависит это внутреннее сопротивление и является ли его величина константой.

От каких параметров зависит внутреннее сопротивление источника

Так вот, в реальности внутреннее сопротивление у различных типов АКБ имеет совершенно разное значение. Оно активно изменяется, и эти изменения зависят от следующих параметров:

  1. Величина тока.
  2. Емкость аккумулятора.
  3. От полноты заряда АКБ.
  4. Температура электролита АКБ.

Так вот существует такая закономерность: чем больше ток нагрузки – тем ниже внутреннее сопротивление. Это связано с процессом перераспределения заряда внутри электролита.

Так как сила тока большая, значит скорость передачи зарядов ионами от электрода к электроду высокая, а это возможно при малом сопротивлении.

Сила тока меньше – ионы не так активно переносят заряд. Это значит, внутреннее сопротивление будет большим.

От чего зависит внутреннее сопротивление аккумуляторов

У АКБ большой емкости обкладки электродов существенно больше, а это в свою очередь говорит о том, что процесс взаимодействия электродов с электролитом – обширнее. А это означает, что существенно большее число ионов одновременно вступает в процессе переноса заряда.

Тем самым увеличивается сила тока и уменьшается внутреннее сопротивление.

Теперь давайте поговорим о следующем немаловажном факторе - температуре.

Несколько слов о температурном режиме и заряде АКБ

Каждый аккумулятор рассчитан на определенный диапазон рабочих температур. При этом у разных производителей температура отличается.

Но при этом работает следующая закономерность: чем больше температура электролита, тем выше скорость протекания реакции в нем, а значит тем меньше внутреннее сопротивление.

У современных АКБ присутствует практически линейная зависимость внутреннего сопротивления от температуры.

Но при этом температура не может расти бесконечно и без последствий. Если реакция будет протекать слишком бурно, то активное выделение кислорода в электролите (в результате распада анода) может привести к возгоранию.

От чего зависит внутреннее сопротивление аккумуляторов

По этой причине на всех современных АКБ присутствует защита от перегрева.

В процессе отдачи заряда аккумулятора его емкость начинает снижаться в результате того, что все меньше остается заряженных ионов участвующих в реакции перераспределения заряда.

Следовательно, ток снижается, а внутреннее сопротивление, напротив, возрастает. Поэтому верно следующее: чем больше заряжен аккумулятор, тем ниже его внутреннее сопротивление.

Это все, что я хотел сказать о внутреннем сопротивлении аккумуляторов и факторов, которые оказывают на него влияние.

Если вам понравилась статья, тогда ставим палец вверх и подписываемся! Спасибо, что прочитали до конца!