Résistance interne de la batterie

Si nous prenons une toute nouvelle batterie au lithium-ion, disons la taille 18650, avec une capacité nominale de 2500mAh, amenez sa tension à exactement 3,7 volts, puis connectez-la à une charge active sous la forme d'une résistance de 10 watts avec une valeur de R = 1 Ohm, alors quelle est la constante courant que nous prévoyons de mesurer à travers cette résistance?

Que se passera-t-il au tout premier moment, jusqu'à ce que la batterie commence presque à se décharger? Conformément à la loi d'Ohm, il semblerait qu'il devrait y avoir 3.7A, puisque i = U / R = 3.7 / 1 = 3.7 [A]. En fait, le courant sera légèrement moindre, à savoir dans la région de I = 3,6A. Pourquoi est-ce que ça va arriver?

La raison en est que non seulement la résistance, mais la batterie elle-même a une certaine résistance interne, car les processus chimiques à l'intérieur ne peuvent pas se produire instantanément. Si vous imaginez une batterie sous la forme d'un véritable deux bornes, alors 3,7 V - ce sera son EMF, en plus de laquelle il y aura également une résistance interne r égale, pour notre exemple, à environ 0,028 Ohm.

En effet, si vous mesurez la tension sur une résistance connectée à la batterie avec une valeur de R = 1 Ohm, elle se révèle être d'environ 3,6 V, et 0,1 V tombera donc sur la résistance interne r de la batterie. Donc, si la résistance a une résistance de 1 ohm, la tension mesurée était de 3,6 V, donc le courant à travers la résistance est I = 3,6 A. Ensuite, si u = 0,1 V est tombé sur la batterie et que le circuit que nous avons est fermé, série, cela signifie que le courant à travers la batterie est I = 3,6 A, donc, selon la loi d'Ohm, sa résistance interne sera égale à r = u / I = 0,1 / 3,6 = 0,0277 ohms.

Ce qui détermine la résistance interne de la batterie

En réalité, la résistance interne des différents types de batteries n'est pas toujours constante. Il est dynamique et dépend de plusieurs paramètres: du courant de charge, de la capacité de la batterie, du degré de charge de la batterie, ainsi que de la température de l'électrolyte à l'intérieur de la batterie.

Plus le courant de charge est élevé, moins, en règle générale, la résistance interne de la batterie, car les processus de transfert de charge à l'intérieur de l'électrolyte sont plus intenses dans ce cas, plus d'ions sont impliqués dans le processus, les ions se déplacent plus activement dans l'électrolyte de l'électrode à l'électrode. Si la charge est relativement petite, alors l'intensité des processus chimiques aux électrodes et dans l'électrolyte de la batterie sera également moindre, et donc la résistance interne semblera grande.

Pour les batteries de plus grande capacité, la zone des électrodes est plus grande, ce qui signifie que la zone d'interaction des électrodes avec l'électrolyte est plus étendue. Par conséquent, plus d'ions sont impliqués dans le processus de transfert de charge, plus d'ions créent un courant. Un principe similaire est démontré. avec connexion parallèle de condensateurs - plus la capacité est grande, plus la charge peut être utilisée à proximité d'une tension donnée. Ainsi, plus la capacité de la batterie est élevée, plus sa résistance interne est faible.

Parlons maintenant de la température. Chaque batterie a sa propre plage de températures de fonctionnement sécurisée, dans laquelle les conditions suivantes sont vraies. Plus la température de la batterie est élevée, plus la diffusion des ions à l'intérieur de l'électrolyte est rapide. Par conséquent, à une température de fonctionnement plus élevée, la résistance interne de la batterie sera plus faible.

Les premières batteries au lithium, qui n'avaient pas de protection contre la surchauffe, ont même explosé à cause de cela, car l'oxygène formé trop activement s'est formé en raison de la décomposition rapide de l'anode (à la suite d'une réaction rapide sur celle-ci). D'une manière ou d'une autre, les batteries sont caractérisées par une dépendance presque linéaire de la résistance interne à la température dans la plage de températures de fonctionnement acceptables.

Avec la décharge de la batterie, sa capacité active diminue, car la quantité de substance active des plaques, encore capable de participer à la création de courant, devient de moins en moins. Par conséquent, le courant devient de moins en moins, respectivement, la résistance interne augmente. Plus la batterie est chargée, moins sa résistance interne est importante. Ainsi, lorsque la batterie se décharge, sa résistance interne augmente.