Resistência interna da bateria

Se usarmos uma bateria de íon de lítio totalmente nova, digamos que o tamanho 18650, com capacidade nominal de 2500mAh, traga sua tensão a exatamente 3,7 volts e, em seguida, conecte-a a uma carga ativa na forma de um resistor de 10 watts com um valor de R = 1 Ohm, então qual é a constante atual que esperamos medir através deste resistor?

O que acontecerá lá no primeiro momento, até que a bateria quase comece a descarregar? De acordo com a lei de Ohm, parece que deveria haver 3,7A, pois i = U / R = 3,7 / 1 = 3,7 [A]. De fato, a corrente será um pouco menor, ou seja, na região de I = 3.6A. Por que isso vai acontecer?

A razão é que não apenas o resistor, mas também a própria bateria tem um certo resistência interna, porque os processos químicos dentro dela não podem ocorrer instantaneamente. Se você imaginar uma bateria na forma de dois terminais reais, 3,7V - este será o seu EMF, além do qual também haverá uma resistência interna r igual a, para o nosso exemplo, aproximadamente 0,028 Ohm.

De fato, se você medir a tensão em um resistor conectado à bateria com um valor de R = 1 Ohm, ela será aproximadamente 3,6 V e, portanto, 0,1 V cairá na resistência interna r da bateria. Portanto, se o resistor tem uma resistência de 1 ohm, a tensão medida nele é de 3,6 V, portanto, a corrente através do resistor é I = 3,6 A. Então, se u = 0,1 V caiu na bateria e o circuito que temos é fechado, serial, significa que a corrente através da bateria é I = 3,6 A, portanto, de acordo com a lei de Ohm, sua resistência interna será r = u / I = 0,1 / 3,6 = 0,0277 ohms.

O que determina a resistência interna da bateria

Na realidade, a resistência interna de diferentes tipos de baterias nem sempre é constante. É dinâmico e depende de vários parâmetros: da corrente de carga, da capacidade da bateria, do grau de carga da bateria e da temperatura do eletrólito dentro da bateria.

Quanto maior a corrente de carga, menor é, regra geral, a resistência interna da bateria, uma vez que os processos de transferência de carga no interior do eletrólito são mais intensos nesse caso, mais íons estão envolvidos no processo, os íons se movem mais ativamente no eletrólito do eletrodo para o eletrodo. Se a carga for relativamente pequena, a intensidade dos processos químicos nos eletrodos e no eletrólito da bateria também será menor e, portanto, a resistência interna parecerá grande.

Para baterias com maior capacidade, a área dos eletrodos é maior, o que significa que a área de interação dos eletrodos com o eletrólito é mais extensa. Portanto, mais íons estão envolvidos no processo de transferência de carga, mais íons criam uma corrente. Um princípio semelhante é demonstrado. com conexão paralela de capacitores - quanto maior a capacidade, mais carga pode ser usada nas proximidades de uma dada tensão. Portanto, quanto maior a capacidade da bateria, menor a resistência interna.

Agora vamos falar sobre temperatura. Cada bateria possui sua própria faixa de temperatura operacional segura, dentro da qual o seguinte é verdadeiro. Quanto mais alta a temperatura da bateria, mais rápida ocorre a difusão de íons no interior do eletrólito; portanto, a uma temperatura operacional mais alta, a resistência interna da bateria será menor.

As primeiras baterias de lítio, que não tinham proteção contra superaquecimento, explodiram por causa disso, pois o oxigênio produzido muito rapidamente foi formado devido à rápida deterioração do ânodo (como resultado de uma reação rápida). De uma maneira ou de outra, as baterias são caracterizadas por uma dependência quase linear da resistência interna da temperatura na faixa de temperaturas operacionais aceitáveis.

Com a descarga da bateria, sua capacidade ativa diminui, pois a quantidade de substância ativa das placas, ainda capaz de participar da criação de corrente, se torna cada vez menor. Portanto, a corrente está se tornando cada vez menor, respectivamente, a resistência interna está aumentando. Quanto mais carregada a bateria, menor a sua resistência interna. Assim, à medida que a bateria descarrega, sua resistência interna se torna maior.