Qual è la resistenza interna di una batteria al litio?
Quando la corrente scorre all'interno di una batteria, incontra resistenza, provocando una diminuzione della tensione operativa della batteria. Questa resistenza è chiamata resistenza interna della batteria. A causa della resistenza interna della batteria, la tensione del terminale è inferiore alla forza elettromotrice e alla tensione del circuito aperto-durante la scarica. Durante la carica, la tensione del terminale è superiore alla forza elettromotrice e alla tensione del circuito aperto-. La resistenza interna della batteria è un parametro estremamente importante di una fonte di energia chimica. Influisce direttamente sulla tensione operativa, sulla corrente operativa, sull'energia in uscita e sulla potenza della batteria. Per una pratica fonte di energia chimica, minore è la resistenza interna, meglio è.
La resistenza interna della batteria non è costante; varia durante la scarica a seconda della composizione del materiale attivo, della concentrazione dell'elettrolita, della temperatura della batteria e del tempo di scarica. La resistenza interna della batteria comprende la resistenza interna ohmica (R₀) e la resistenza interna di polarizzazione (Rf) esibita dagli elettrodi durante le reazioni elettrochimiche. La somma di questi due è chiamata resistenza interna totale della batteria (Rw).
La resistenza interna ohmica è composta principalmente dalla resistenza interna dei materiali dell'elettrodo, dell'elettrolita, del separatore e dalla resistenza di contatto di vari componenti. È correlato alle dimensioni, alla struttura, al metodo di formazione degli elettrodi della batteria (ad esempio, elettrodi tubolari e di tipo pastoso nelle batterie al piombo-acido ed elettrodi di tipo scatolato e sinterizzati nelle batterie alcaline) e alla tenuta dell'assemblaggio. La resistenza interna ohmica obbedisce alla legge di Ohm.
La resistenza interna di polarizzazione si riferisce alla resistenza interna causata dalla polarizzazione tra gli elettrodi positivo e negativo di una fonte di energia chimica durante la reazione elettrochimica. È la somma delle resistenze causate dalla polarizzazione e concentrazione elettrochimica
polarizzazione.
La resistenza interna della polarizzazione è correlata alla natura del materiale attivo, alla struttura dell'elettrodo e al processo di produzione della batteria, in particolare strettamente correlato alle condizioni operative della batteria; la corrente di scarica e la temperatura hanno un impatto significativo. Durante la scarica ad alta densità di corrente, aumentano sia la polarizzazione elettrochimica che la polarizzazione della concentrazione, causando potenzialmente anche la passivazione dell'elettrodo negativo, aumentando così la resistenza interna della polarizzazione. Le basse temperature influenzano negativamente la polarizzazione elettrochimica e la diffusione degli ioni; pertanto, la resistenza interna di polarizzazione della batteria aumenta anche in condizioni di bassa-temperatura. Pertanto, la resistenza di polarizzazione non è costante, ma cambia con la velocità di scarica, la temperatura e altre condizioni.
L'espressione analitica per la resistenza interna di una batteria è la seguente:
Nella formula, bE (iₐ,τ,C) Iₐ⁻¹-Resistenza interna di polarizzazione della batteria;
b-Il coefficiente di variazione della tensione del terminale della batteria rispetto alla tensione del terminale della batteria E in condizioni di capacità nominale quando la batteria viene caricata e scaricata con la corrente Iₐ;
Rₑₗ(τ,C)-Resistenza dell'elettrolita;
Rₑ(C)-Resistenza dell'elettrodo. La resistenza dell'elettrolita Rₑₗ e la resistenza dell'elettrodo Rₑ sono inversamente proporzionali alla capacità istantanea della batteria;
iₐ, τ, C-Corrente di carica e scarica della batteria, temperatura e stato di capacità in quel momento.
La resistenza interna della batteria è relativamente piccola e spesso trascurabile in molte condizioni operative. Tuttavia, le batterie per veicoli elettrici spesso funzionano in condizioni di corrente elevata e scarica profonda, con conseguente caduta di tensione significativa causata dalla resistenza interna. In questo caso non si può ignorare l'impatto della resistenza interna sull'intero circuito.
