Aký je vnútorný odpor lítiovej batérie?
Keď prúd preteká vnútrom batérie, narazí na odpor, čo spôsobí zníženie prevádzkového napätia batérie. Tento odpor sa nazýva vnútorný odpor batérie. Kvôli vnútornému odporu batérie je svorkové napätie nižšie ako elektromotorická sila a napätie v rozpojenom-obvode počas vybíjania. Počas nabíjania je svorkové napätie vyššie ako elektromotorická sila a napätie v otvorenom{4}}obvode. Vnútorný odpor batérie je mimoriadne dôležitý parameter chemického zdroja energie. Priamo ovplyvňuje prevádzkové napätie batérie, prevádzkový prúd, výstupnú energiu a výkon. Pre praktický chemický zdroj energie platí, že čím nižší vnútorný odpor, tým lepšie.
Vnútorný odpor batérie nie je konštantný; mení sa počas vybíjania v závislosti od zloženia aktívneho materiálu, koncentrácie elektrolytu, teploty batérie a doby vybíjania. Vnútorný odpor batérie zahŕňa ohmický vnútorný odpor (R₀) a polarizačný vnútorný odpor (Rf), ktorý vykazujú elektródy počas elektrochemických reakcií. Súčet týchto dvoch sa nazýva celkový vnútorný odpor batérie (Rw).
Ohmický vnútorný odpor sa skladá hlavne z vnútorného odporu materiálov elektród, elektrolytu, separátora a prechodového odporu rôznych komponentov. Súvisí to s veľkosťou batérie, štruktúrou, metódou vytvárania elektródy (napr. elektródy typu pasty -a rúrkovité elektródy v olovených-kyselinových batériách a škatuľového-typu a spekaných elektród v alkalických batériách) a tesnosti zostavy. Ohmický vnútorný odpor sa riadi Ohmovým zákonom.
Polarizačný vnútorný odpor označuje vnútorný odpor spôsobený polarizáciou medzi kladnými a zápornými elektródami chemického zdroja energie počas elektrochemickej reakcie. Je to súčet odporov spôsobených elektrochemickou polarizáciou a koncentráciou
polarizácia.
Polarizačný vnútorný odpor súvisí s povahou aktívneho materiálu, štruktúrou elektródy a výrobným procesom batérie, najmä úzko súvisí s prevádzkovými podmienkami batérie; výbojový prúd a teplota majú významný vplyv. Počas výboja s vysokou prúdovou hustotou sa zvyšuje elektrochemická polarizácia aj koncentračná polarizácia, čo môže dokonca spôsobiť pasiváciu zápornej elektródy, čím sa zvyšuje vnútorný odpor polarizácie. Nízke teploty nepriaznivo ovplyvňujú elektrochemickú polarizáciu a difúziu iónov; preto sa pri nízkych-teplotách zvyšuje aj vnútorný polarizačný odpor batérie. Preto polarizačný odpor nie je konštantný, ale mení sa s rýchlosťou vybíjania, teplotou a inými podmienkami.
Analytický výraz pre vnútorný odpor batérie je nasledujúci:
Vo vzorci bE (iₐ,τ,C) Iₐ⁻¹-Vnútorný odpor polarizácie batérie;
b-Koeficient zmeny napätia na svorke batérie vo vzťahu k napätiu na svorke batérie E za podmienok menovitej kapacity, keď sa batéria nabíja a vybíja prúdom Iₐ;
Rₑₗ(τ,C)-Odpor elektrolytu;
Rₑ(C)-Odpor elektród. Odpor elektrolytu Rₑₗ a odpor elektródy Rₑ sú nepriamo úmerné okamžitej kapacite batérie;
iₐ, τ, C-Nabíjací a vybíjací prúd, teplota a kapacita batérie v danom čase.
Vnútorný odpor batérie je relatívne malý a v mnohých prevádzkových podmienkach často zanedbateľný. Napájacie batérie pre elektrické vozidlá však často fungujú pri vysokom prúde a hlbokom vybití, čo vedie k výraznému poklesu napätia spôsobenému vnútorným odporom. V tomto prípade nemožno ignorovať vplyv vnútorného odporu na celý obvod.
