Quina és la resistència interna de la bateria

En aquest post intentem investigar la resistència interna de la bateria i intentar conèixer les característiques crítiques que comporta aquest paràmetre de la bateria.

Què és la resistència interna de la bateria

La resistència interna (IR) d’una bateria és bàsicament el nivell d’oposició al pas d’electrons o corrent a través de la bateria en un bucle tancat. Bàsicament hi ha dos factors que influeixen en la resistència interna d’una bateria en concret: la resistència electrònica i la resistència iònica. La resistència electrònica juntament amb la resistència iònica es denomina convencionalment com la resistència efectiva total

La resistència electrònica permet accedir a la resistivitat dels components pràctics que poden incloure cobertes metàl·liques i altres materials rellevants associats i, a més, a quin nivell poden estar aquests materials en contacte físic.

El resultat dels paràmetres anteriors relacionats amb la generació de la resistència efectiva total podria ser ràpid i es podria presenciar en la primera fracció inicial de mil·lisegons després que una bateria hagi estat sotmesa a una càrrega.

Què és la resistència iònica

La resistència iònica és la resistència al pas d'electrons dins de la bateria com a resultat d'una multitud de paràmetres electroquímics que poden incloure la conductivitat dels electròlits, la transmissió d'ions i la secció de la superfície de l'elèctrode.

Aquests resultats de polarització s'inicien bastant lentament en comparació amb la resistència electrònica que se suma a la resistència efectiva total, que sol tenir lloc alguns mil·lisegons després que la bateria estigui influïda sota la càrrega.

Sovint s’implementa una avaluació de la prova d’impedància de 1000 Hz per indicar la resistència interna. La impedància es coneix com a resistència que s’ofereix al pas de corrent altern a través d’un bucle determinat. Com a conseqüència de la freqüència relativament alta de 1000 Hz, és possible que algun grau de resistència iònica no es registri completament.

En la majoria dels casos, la importància de la impedància de 1000 Hz serà inferior al valor de resistència efectiva global de la bateria corresponent. Es podria provar una comprovació d’impedància en un interval de freqüències seleccionat per permetre una visualització precisa de la resistència interna.

Efecte de la resistència iònica

L'efecte d'una resistència electrònica i iònica es podria identificar quan es prova la configuració amb una verificació d'entrada de pols doble. Aquesta prova fa servir un procediment per introduir una bateria en qüestió en un drenatge de fons moderat de manera que la descàrrega s’estabilitzi primer abans que s’iniciï la pulsació amb una càrrega més important, durant uns 100 mil·lisegons.

Càlcul de la resistència efectiva

Amb l'ajut de la 'Llei d'Ohms', la resistència efectiva total s'avalua fàcilment dividint la diferència de tensió per la diferència de corrent. En fer referència a l’avaluació que es mostra a la (figura 1), amb una càrrega d’estabilització de 5 mA juntament amb un impuls de 505 mA, la diferència de corrent és de 500 mA. Si la tensió es desvia de 1.485 a 1.378, es podria presenciar la tensió delta com a 0,107 volts, cosa que indica una resistència efectiva total de 0,107 volts / 500 mA o 0,214 ohms.

Es podria esperar que les resistències efectives característiques de les noves bateries cilíndriques alcalines Energizer (mitjançant un drenatge d’estabilització de 5 mA i immediatament amb un pols de 505 mA, 100 mil·lisegons) siguin d’entre 150 i 300 milliohms, tal com determina la dimensió relativa.

Què és Flash Amps

Els amplificadors flash també s’incorporen per induir una aproximació de la resistència interna. S’entén que els amplificadors de flaix són el corrent màxim que es pot esperar que subministri una bateria durant un temps significativament menor.

De vegades, aquesta prova es duu a terme mitjançant un curtcircuit elèctric d’una bateria amb una resistència de 0,01 ohm durant 0,2 segons i es registra la tensió del circuit tancat. La circulació de corrent a través de la resistència es podria determinar mitjançant la llei d’Ohms i dividint la tensió del circuit tancat per 0,01 ohms.

La tensió del circuit obert abans de la prova es divideix entre els amplificadors de flaix per aconseguir una aproximació de la resistència interna.

Tenint en compte que els amplificadors de flaix no podrien ser fàcils de determinar perfectament i que l’OCV es podria calcular en nombroses condicions, aquesta forma de mesurar només s’ha d’aplicar per aconseguir una aproximació genèrica de la resistència interna.

La caiguda de tensió d'una bateria sota càrrega pot ser relativa a la resistència efectiva total juntament amb la taxa de drenatge actual.

La informació general sobre la caiguda de tensió inicial sota càrrega s’estima generalment multiplicant la resistència efectiva total pel drenatge de corrent sotmès a la bateria.

Posem per cas que una bateria amb una resistència interna de 0,1 ohms es descarrega o s’esgota a un ritme d’1 amperi.
A continuació, segons la llei d'Ohms:

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

Si considerem que la tensió del circuit obert és de 1,6 V, la tensió del circuit tancat esperada del battrey es podria escriure com:

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

Com augmenten les resistències internes

En general, la resistència interna augmentarà en el curs de la descàrrega causada pels components actius de la bateria posats en ús.

Dit això, la taxa de variació al llarg de la descàrrega no és uniforme. La composició química de la bateria, la intensitat de la descàrrega, la velocitat de dissipació i l’antiguitat de la bateria poden afectar fàcilment la resistència interna durant la descàrrega.

Les condicions hivernals poden provocar que les tendències electroquímiques que es materialitzen dins de la bateria es desaccelerin i que redueixin l'activitat dels ions en l'electròlit. Finalment, la resistència interna augmentaria a mesura que baixin les temperatures circumdants

El gràfic (fig. 2) mostra el resultat de la temperatura sobre la resistència efectiva total d’una nova bateria alcalina Energizer E91 AA. En general, la resistència interna es podria determinar d'acord amb la caiguda de voltatge de la bateria en condicions de càrrega reconegudes.

Els assoliments es podrien veure afectats per l’aproximació, la configuració i les restriccions climàtiques. La resistència interna d’una bateria s’ha de considerar com una regla general genèrica en lloc de com una magnitud exacta sempre que s’aplica a la caiguda de tensió estimada per a una aplicació determinada.