Jaký je vnitřní odpor lithiové baterie?
Když proud protéká vnitřkem baterie, narazí na odpor, což způsobí pokles provozního napětí baterie. Tento odpor se nazývá vnitřní odpor baterie. Kvůli vnitřnímu odporu baterie je svorkové napětí nižší než elektromotorická síla a napětí v otevřeném obvodu při vybíjení. Během nabíjení je svorkové napětí vyšší než elektromotorická síla a napětí otevřeného obvodu. Vnitřní odpor baterie je extrémně důležitým parametrem chemického zdroje energie. Přímo ovlivňuje provozní napětí baterie, provozní proud, výstupní energii a výkon. U praktického chemického zdroje energie platí, že čím nižší vnitřní odpor, tím lépe.
Vnitřní odpor baterie není konstantní; mění se během vybíjení v závislosti na složení aktivního materiálu, koncentraci elektrolytu, teplotě baterie a době vybíjení. Vnitřní odpor baterie zahrnuje ohmický vnitřní odpor (R₀) a polarizační vnitřní odpor (Rf) vykazovaný elektrodami během elektrochemických reakcí. Součet těchto dvou se nazývá celkový vnitřní odpor baterie (Rw).
Ohmický vnitřní odpor se skládá hlavně z vnitřního odporu materiálů elektrod, elektrolytu, separátoru a přechodového odporu různých součástí. Souvisí s velikostí baterie, strukturou, metodou tvorby elektrod (např. vložkované elektrody -typu a trubicové elektrody v olověných-kyselinových bateriích a krabicové -typy a slinuté elektrody v alkalických bateriích) a těsností sestavy. Ohmický vnitřní odpor se řídí Ohmovým zákonem.
Polarizační vnitřní odpor označuje vnitřní odpor způsobený polarizací mezi kladnými a zápornými elektrodami chemického zdroje energie během elektrochemické reakce. Je to součet odporů způsobených elektrochemickou polarizací a koncentrací
polarizace.
Vnitřní odpor polarizace souvisí s povahou aktivního materiálu, strukturou elektrody a výrobním procesem baterie, zejména úzce souvisí s provozními podmínkami baterie; vybíjecí proud a teplota mají významný vliv. Během výboje s vysokou proudovou hustotou se zvyšuje jak elektrochemická polarizace, tak polarizace koncentrace, což může dokonce způsobit pasivaci záporné elektrody, čímž se zvyšuje polarizační vnitřní odpor. Nízké teploty nepříznivě ovlivňují elektrochemickou polarizaci a difúzi iontů; proto se vnitřní polarizační odpor baterie také zvyšuje při nízkých-teplotách. Polarizační odpor tedy není konstantní, ale mění se s rychlostí vybíjení, teplotou a dalšími podmínkami.
Analytický výraz pro vnitřní odpor baterie je následující:
Ve vzorci bE (iₐ,τ,C) Iₐ⁻¹-vnitřní odpor polarizace baterie;
b-Koeficient změny napětí na svorce baterie vzhledem k napětí na svorce baterie E za podmínek jmenovité kapacity, když se baterie nabíjí a vybíjí proudem Iₐ;
Rₑₗ(τ,C)-Odpor elektrolytu;
Rₑ(C)-Odpor elektrody. Odpor elektrolytu Rₑₗ a odpor elektrody Rₑ jsou nepřímo úměrné okamžité kapacitě baterie;
iₐ, τ, C-Nabíjecí a vybíjecí proud, teplota a kapacita baterie v daném okamžiku.
Vnitřní odpor baterie je relativně malý a v mnoha provozních podmínkách často zanedbatelný. Napájecí baterie pro elektrická vozidla však často pracují za podmínek vysokého proudu a hlubokého vybití, což vede k výraznému poklesu napětí způsobenému vnitřním odporem. V tomto případě nelze ignorovat vliv vnitřního odporu na celý obvod.
