Koliki je unutarnji otpor litijske baterije?
Kada struja teče kroz unutrašnjost baterije, nailazi na otpor, uzrokujući smanjenje radnog napona baterije. Taj se otpor naziva unutarnjim otporom baterije. Zbog unutarnjeg otpora baterije, napon na terminalu je niži od elektromotorne sile i napona otvorenog -kruga tijekom pražnjenja. Tijekom punjenja, napon na terminalu je viši od elektromotorne sile i napona otvorenog-kruga. Unutarnji otpor baterije iznimno je važan parametar kemijskog izvora energije. Izravno utječe na radni napon baterije, radnu struju, izlaznu energiju i snagu. Za praktični kemijski izvor energije, što je manji unutarnji otpor, to bolje.
Unutarnji otpor baterije nije konstantan; varira tijekom pražnjenja ovisno o sastavu aktivnog materijala, koncentraciji elektrolita, temperaturi baterije i vremenu pražnjenja. Unutarnji otpor baterije uključuje omski unutarnji otpor (R₀) i polarizacijski unutarnji otpor (Rf) koje pokazuju elektrode tijekom elektrokemijskih reakcija. Zbroj ova dva naziva se ukupni unutarnji otpor baterije (Rw).
Ohmski unutarnji otpor uglavnom se sastoji od unutarnjeg otpora materijala elektrode, elektrolita, separatora i kontaktnog otpora različitih komponenti. Povezan je s veličinom baterije, strukturom, metodom oblikovanja elektroda (npr. pasto-i cjevaste elektrode u olovnim-kiselim baterijama, te kutija{-tip i sinterirane elektrode u alkalnim baterijama) i nepropusnošću sklopa. Ohmski unutarnji otpor pokorava se Ohmovom zakonu.
Polarizacijski unutarnji otpor odnosi se na unutarnji otpor uzrokovan polarizacijom između pozitivne i negativne elektrode kemijskog izvora energije tijekom elektrokemijske reakcije. To je zbroj otpora uzrokovanih elektrokemijskom polarizacijom i koncentracijom
polarizacija.
Polarizacijski unutarnji otpor povezan je s prirodom aktivnog materijala, strukturom elektrode i procesom proizvodnje baterije, posebno usko povezan s radnim uvjetima baterije; struja pražnjenja i temperatura imaju značajan utjecaj. Tijekom pražnjenja visoke gustoće struje, povećavaju se i elektrokemijska polarizacija i koncentracijska polarizacija, potencijalno čak uzrokujući pasivizaciju negativne elektrode, čime se povećava unutarnji otpor polarizacije. Niske temperature nepovoljno utječu na elektrokemijsku polarizaciju i difuziju iona; stoga se unutarnji otpor polarizacije baterije također povećava u uvjetima niske-temperature. Stoga polarizacijski otpor nije konstanta, već se mijenja s brzinom pražnjenja, temperaturom i drugim uvjetima.
Analitički izraz za unutarnji otpor baterije je sljedeći:
U formuli, bE (iₐ,τ,C) Iₐ⁻¹-unutarnji otpor polarizacije baterije;
b-Koeficijent varijacije napona priključka akumulatora u odnosu na napon priključka akumulatora E pod uvjetima nazivnog kapaciteta kada se akumulator puni i prazni strujom Iₐ;
Rₑₗ(τ,C)-Otpor elektrolita;
Rₑ(C)-Otpor elektrode. Otpor elektrolita Rₑₗ i otpor elektrode Rₑ obrnuto su proporcionalni trenutnom kapacitetu baterije;
iₐ, τ, C-Struja punjenja i pražnjenja baterije, temperatura i stanje kapaciteta u to vrijeme.
Unutarnji otpor baterije je relativno mali i često zanemariv u mnogim radnim uvjetima. Međutim, baterije za električna vozila često rade u uvjetima visoke struje i dubokog pražnjenja, što dovodi do značajnog pada napona uzrokovanog unutarnjim otporom. U ovom slučaju ne može se zanemariti utjecaj unutarnjeg otpora na cijeli krug.
