Was ist der Innenwiderstand der Batterie?

In diesem Beitrag versuchen wir, den Innenwiderstand der Batterie zu untersuchen und die kritischen Eigenschaften dieses Batterieparameters zu lernen.

Was ist der Innenwiderstand der Batterie?

Der Innenwiderstand (IR) einer Batterie ist im Wesentlichen das Maß an Widerstand gegen den Durchgang von Elektronen oder Strom durch die Batterie in einem geschlossenen Kreislauf. Grundsätzlich gibt es zwei Faktoren, die den Innenwiderstand einer bestimmten Batterie beeinflussen: den elektronischen Widerstand und den Ionenwiderstand. Der elektronische Widerstand in Verbindung mit dem Ionenwiderstand wird üblicherweise als Gesamtwirkungswiderstand bezeichnet

Der elektronische Widerstand ermöglicht den Zugang zum spezifischen Widerstand der praktischen Komponenten, zu denen die Metallabdeckungen und andere relevante zugehörige Materialien gehören können, sowie darüber, auf welcher Ebene diese Materialien in physikalischem Kontakt miteinander stehen können.

Das Ergebnis der obigen Parameter in Bezug auf die Erzeugung des gesamten effektiven Widerstands könnte schnell sein und innerhalb der ersten paar Millisekunden nach Belastung einer Batterie beobachtet werden.

Was ist Ionenwiderstand?

Der Ionenwiderstand ist der Widerstand gegen den Elektronendurchgang innerhalb der Batterie als Ergebnis einer Vielzahl elektrochemischer Parameter, zu denen die Elektrolytleitfähigkeit, das Ionenströmen und der Elektrodenoberflächenquerschnitt gehören können.

Solche Polarisationsergebnisse beginnen im Vergleich zum elektronischen Widerstand, der sich zum effektiven Gesamtwiderstand summiert, ziemlich träge, was normalerweise einige Millisekunden nach dem Einfluss einer Batterie unter Last erfolgt.

Eine 1000-Hz-Impedanzprüfung wird häufig durchgeführt, um den Innenwiderstand anzuzeigen. Die Impedanz wird als Widerstand bezeichnet, der dem Wechselstromdurchgang durch eine gegebene Schleife geboten wird. Infolge der relativ hohen Frequenz von 1000 Hz wird ein gewisser Grad des Ionenwiderstands wahrscheinlich nicht vollständig aufgezeichnet.

In den meisten Fällen liegt die Impedanzbedeutung von 1000 Hz unter dem effektiven Gesamtwiderstandswert für die betreffende Batterie. Eine Impedanzprüfung über einen ausgewählten Frequenzbereich könnte versucht werden, um eine genaue Anzeige des Innenwiderstands zu ermöglichen.

Wirkung der Ionenresistenz

Der Effekt eines elektronischen und ionischen Widerstands konnte identifiziert werden, wenn der Aufbau mit einer Doppelimpulseingangsüberprüfung getestet wurde. Bei diesem Test wird ein Verfahren zum Einführen einer fraglichen Batterie in einen gedämpften Hintergrundabfluss verwendet, so dass die Entladung zuerst stabilisiert wird, bevor das Pulsieren mit einer signifikanteren Last für etwa 100 Millisekunden eingeleitet wird.

Berechnung des effektiven Widerstands

Mit Hilfe des „Ohmschen Gesetzes“ kann der gesamte effektive Widerstand leicht bewertet werden, indem die Spannungsdifferenz durch den Differenzstrom dividiert wird. Unter Bezugnahme auf die in (1) gezeigte Auswertung beträgt bei einer Stabilisierungslast von 5 mA in Verbindung mit einem 505-mA-Impuls die Stromdifferenz 500 mA. Wenn die Spannung von 1,485 auf 1,378 abweicht, könnte die Delta-Spannung als 0,107 Volt beobachtet werden, was einen effektiven Gesamtwiderstand von 0,107 Volt / 500 mA oder 0,214 Ohm anzeigt.

Die charakteristischen effektiven Widerstände brandneuer alkalischer zylindrischer Energizer-Batterien (durch einen 5-mA-Stabilisierungs-Drain und sofort mit einem 505-mA-Impuls von 100 Millisekunden) könnten, wie durch die relative Abmessung bestimmt, bei etwa 150 bis 300 Milliohm liegen.

Was ist Flash Amps?

Flash-Verstärker werden zusätzlich eingebaut, um eine Annäherung an den Innenwiderstand zu induzieren. Unter Blitzverstärkern versteht man den maximalen Strom, den eine Batterie voraussichtlich für eine wesentlich kürzere Zeit liefern wird.

Dieser Test wird manchmal durchgeführt, indem eine Batterie mit einem 0,01-Ohm-Widerstand innerhalb von 0,2 Sekunden kurzgeschlossen und die Spannung im geschlossenen Kreislauf aufgezeichnet wird. Die Stromzirkulation über den Widerstand könnte mittels des Ohmschen Gesetzes und Teilen der Spannung im geschlossenen Kreislauf durch 0,01 Ohm bestimmt werden.

Die Leerlaufspannung vor dem Test wird durch die Blitzverstärker geteilt, um eine Annäherung an den Innenwiderstand zu erreichen.

Angesichts der Tatsache, dass Blitzverstärker nicht einfach perfekt zu bestimmen sind und der OCV unter zahlreichen Bedingungen berechnet werden kann, muss diese Messmethode nur angewendet werden, um eine generische Annäherung an den Innenwiderstand zu erreichen.

Der Spannungsabfall einer Batterie unter Last kann relativ zum gesamten effektiven Widerstand zusammen mit der Stromverbrauchsrate sein.

Allgemeine Informationen über den anfänglichen Spannungsabfall unter Last werden typischerweise geschätzt, indem der gesamte effektive Widerstand mit dem Stromverbrauch multipliziert wird, der der Batterie ausgesetzt ist.

Angenommen, eine Batterie mit einem Innenwiderstand von 0,1 Ohm wird mit einer Stromstärke von 1 Ampere entladen oder entladen.
Dann nach Ohmschem Gesetz:

V = I x R = 1 x 0,1 = 0,1 Volt

Wenn wir die Leerlaufspannung als 1,6 V betrachten, könnte die erwartete Leerlaufspannung des Battrey wie folgt geschrieben werden:

1,6 - 0,1 = 1,5 V.

Wie interne Widerstände zunehmen

Im Allgemeinen wird der Innenwiderstand im Verlauf der Entladung durch die aktiven Komponenten in der verwendeten Batterie zunehmen.

Allerdings ist die Variationsrate während der Entladung nicht einheitlich. Die chemische Zusammensetzung der Batterie, die Intensität der Entladung, die Verlustleistung und das Alter der Batterie können den Innenwiderstand im Verlauf der Entladung leicht beeinflussen.

Winterliche Bedingungen können dazu führen, dass sich die in der Batterie auftretenden elektrochemischen Tendenzen verlangsamen, was zu einer Verringerung der Ionenaktivität im Elektrolyten führt. Schließlich würde der Innenwiderstand höher werden, wenn die Umgebungstemperaturen sinken

Die Grafik (Abb. 2) zeigt das Ergebnis der Temperatur auf den effektiven Gesamtwiderstand einer brandneuen Energizer E91 AA-Alkalibatterie. Im Allgemeinen könnte der Innenwiderstand möglicherweise gemäß dem Spannungsabfall der Batterie unter erkannten Lastbedingungen bestimmt werden.

Erfolge können durch Ansatz, Einstellungen sowie klimatische Einschränkungen beeinflusst werden. Der Innenwiderstand einer Batterie muss als allgemeine Faustregel und nicht als genaue Größe betrachtet werden, wenn er auf den geschätzten Spannungsabfall für eine bestimmte Anwendung angewendet wird.