Koliki je unutrašnji otpor litijumske baterije?
Kada struja teče kroz unutrašnjost baterije, ona nailazi na otpor, uzrokujući smanjenje radnog napona baterije. Ovaj otpor se naziva unutrašnji otpor baterije. Zbog unutrašnjeg otpora baterije, napon na terminalu je niži od elektromotorne sile i napona otvorenog-kola tokom pražnjenja. Tokom punjenja, napon na terminalu je veći od elektromotorne sile i napona otvorenog -kola. Unutrašnji otpor baterije je izuzetno važan parametar hemijskog izvora napajanja. On direktno utiče na radni napon baterije, radnu struju, izlaznu energiju i snagu. Za praktičan hemijski izvor energije, što je manji unutrašnji otpor, to bolje.
Unutrašnji otpor baterije nije konstantan; varira tijekom pražnjenja ovisno o sastavu aktivnog materijala, koncentraciji elektrolita, temperaturi baterije i vremenu pražnjenja. Unutrašnji otpor baterije uključuje omski unutrašnji otpor (R₀) i polarizacioni unutrašnji otpor (Rf) koji pokazuju elektrode tokom elektrohemijskih reakcija. Zbir ova dva naziva se ukupni unutrašnji otpor baterije (Rw).
Ohmski unutrašnji otpor se uglavnom sastoji od unutrašnjeg otpora materijala elektroda, elektrolita, separatora i kontaktnog otpora različitih komponenti. To je povezano sa veličinom baterije, strukturom, metodom formiranja elektroda (npr. pasta-tip i cevaste elektrode u olovnim-kiselinskim baterijama i kutijaste- elektrode i sinterovane elektrode u alkalnim baterijama), i nepropusnošću montaže. Ohmski unutrašnji otpor poštuje Ohmov zakon.
Unutrašnji otpor polarizacije odnosi se na unutrašnji otpor uzrokovan polarizacijom između pozitivne i negativne elektrode hemijskog izvora energije tokom elektrohemijske reakcije. To je zbir otpora uzrokovanih elektrohemijskom polarizacijom i koncentracijom
polarizacija.
Unutrašnji otpor polarizacije povezan je sa prirodom aktivnog materijala, strukturom elektrode i proizvodnim procesom baterije, posebno usko povezan sa radnim uslovima baterije; struja pražnjenja i temperatura imaju značajan uticaj. Tokom pražnjenja velike gustine struje, i elektrohemijska polarizacija i koncentracijska polarizacija se povećavaju, potencijalno čak i uzrokujući pasivizaciju negativne elektrode, čime se povećava unutrašnji otpor polarizacije. Niske temperature negativno utiču na elektrohemijsku polarizaciju i difuziju jona; stoga se unutrašnji otpor polarizacije baterije takođe povećava u uslovima niske-temperature. Stoga, otpor polarizacije nije konstantan, već se mijenja sa brzinom pražnjenja, temperaturom i drugim uvjetima.
Analitički izraz za unutrašnji otpor baterije je sljedeći:
U formuli, bE (iₐ,τ,C) Iₐ⁻¹-Unutrašnji otpor polarizacije baterije;
b-Koeficijent varijacije napona terminala baterije u odnosu na napon terminala baterije E u uslovima nazivnog kapaciteta kada se baterija 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 tom trenutku.
Unutrašnji otpor baterije je relativno mali i često zanemarljiv u mnogim radnim uslovima. Međutim, baterije za električna vozila često rade u uslovima velike struje i dubokog pražnjenja, što dovodi do značajnog pada napona uzrokovanog unutrašnjim otporom. U ovom slučaju se ne može zanemariti utjecaj unutrašnjeg otpora na cijelo kolo.
