Mikä määrittää paristojen sisäisen vastuksen
Hei rakkaat vieraat ja kanavani tilaajat. Tänään haluan puhua sellaisesta ilmiöstä kuin paristojen sisäinen vastus ja siitä, mistä tämä parametri riippuu. Joten aloitetaan.
Otetaan esimerkiksi litiumioniakku, yleisin muotokerroin 18650, nimelliskapasiteetti 2500 mAh, ja ladataan se 3,7 voltin käyttöjännitteeseen.
Liitetään nyt kuormitus siihen 1 ohmin vastuksen muodossa, jonka mitoitusarvo on 10 wattia. Mitä luulet virta virtaavan tällaisessa järjestelmässä aluksi?
Voimme helposti laskea tämän virran Ohmin lain mukaan
Mutta jos liitämme ampeerimittarin, todellinen virta eroaa lasketusta ja on yhtä suuri kuin I = 3,6 A. Ja syy on seuraava.
Sisäinen vastus
Joten syy tähän poikkeamaan on siinä, että ehdottomasti minkä tahansa akun sisällä on oma sisäinen vastuksensa. Minipiirissämme on 1 ohmin vastuksen lisäksi vielä yksi vastus.
Kuvitellaan akkumme todellisen kaksinapaisena.
Joten yllä olevan kaavion mukaan jännite on 3,7 volttia - tämä ei ole muuta kuin lähteen EMF.
r on lähteen sisäinen vastus, joka tässä nimenomaisessa esimerkissä on suunnilleen yhtä suuri kuin 0,028 Ohm.
Jos todellisuudessa mitat jännitteen kytketyn vastuksen yli, se on 3,6 volttia, mikä tarkoittaa, että jännitteen pudotus akun sisäisen vastuksen yli oli 0,1 volttia.
On käynyt ilmi, että saman Ohmin lain mukaan 3,6 voltin jännitteellä ja 1 ohmin vastuksella virta on 3,6 ampeeria.
Ja koska piirimme on peräkkäinen, samanlainen virta kulkee sisäisen vastuksen läpi, mikä tarkoittaa, että yksinkertaisilla laskelmilla saamme, että sisäinen vastus on yhtä suuri kuin:
Selvitetään nyt, mistä parametreista tämä sisäinen vastus riippuu ja onko sen arvo vakio.
Mitkä parametrit määrittävät lähteen sisäisen vastuksen
Joten todellisuudessa erityyppisten paristojen sisäisellä vastuksella on täysin erilaiset merkitykset. Se muuttuu aktiivisesti, ja nämä muutokset riippuvat seuraavista parametreista:
- Virran määrä.
- Akun kapasiteetti.
- Akun täydestä latauksesta.
- Akun elektrolyyttilämpötila.
Joten on olemassa sellainen kuvio: mitä suurempi kuormavirta, sitä pienempi sisäinen vastus. Tämä johtuu varauksen uudelleenjakeluprosessista elektrolyytin sisällä.
Koska nykyinen voimakkuus on suuri, se tarkoittaa, että ionien varausten siirtonopeus elektrodista elektrodiin on suuri, ja tämä on mahdollista pienellä vastuksella.
Nykyinen vahvuus on pienempi - ionit eivät siirrä varausta yhtä aktiivisesti. Tämä tarkoittaa, että sisäinen vastus on suuri.
Suurikapasiteettisissa paristoissa on huomattavasti enemmän elektrodeja, mikä puolestaan osoittaa, että elektrodien ja elektrolyytin vuorovaikutusprosessi on laajempi. Tämä tarkoittaa, että huomattavasti suurempi määrä ioneja menee samanaikaisesti varauksensiirtoprosessiin.
Tämä lisää nykyistä voimaa ja vähentää sisäistä vastusta.
Puhutaan nyt seuraavasta tärkeästä tekijästä - lämpötilasta.
Muutama sana lämpötilasta ja akun latauksesta
Jokainen akku on suunniteltu tietylle käyttölämpötila-alueelle. Samaan aikaan lämpötila on erilainen eri valmistajille.
Mutta samaan aikaan seuraava säännöllisyys toimii: mitä korkeampi elektrolyytin lämpötila, sitä korkeampi reaktionopeus siinä on, ja siksi pienempi sisäinen vastus.
Nykyaikaisilla paristoilla on melkein lineaarinen riippuvuus sisäisestä vastuksesta lämpötilasta.
Mutta samalla lämpötila ei voi nousta loputtomiin ja ilman seurauksia. Jos reaktio etenee liian rajusti, aktiivinen hapen kehittyminen elektrolyytissä (anodin hajoamisen seurauksena) voi johtaa tuleen.
Tästä syystä kaikilla nykyaikaisilla paristoilla on ylikuumenemissuoja.
Akun latauksen luovuttamisen aikana sen kapasiteetti alkaa laskea seurauksena siitä, että varauksen uudelleenjakamisreaktiossa on yhä vähemmän ladattuja ioneja.
Näin ollen virta vähenee, kun taas sisäinen vastus päinvastoin kasvaa. Siksi seuraava on totta: mitä enemmän akkua ladataan, sitä pienempi on sen sisäinen vastus.
Se on kaikki mitä halusin sanoa paristojen sisäisestä vastuksesta ja siihen vaikuttavista tekijöistä.
Jos pidit artikkelista, laita peukkusi ylös ja tilaa! Kiitos lukemisesta loppuun asti!