ความต้านทานภายในของแบตเตอรี่ลิเธียมคืออะไร?
เมื่อกระแสไฟฟ้าไหลผ่านด้านในของแบตเตอรี่ จะเกิดความต้านทาน ทำให้แรงดันไฟฟ้าในการทำงานของแบตเตอรี่ลดลง ความต้านทานนี้เรียกว่าความต้านทานภายในของแบตเตอรี่ เนื่องจากความต้านทานภายในของแบตเตอรี่ แรงดันไฟฟ้าที่ขั้วต่อจึงต่ำกว่าแรงเคลื่อนไฟฟ้าและแรงดันไฟฟ้าของวงจรเปิด-ระหว่างการคายประจุ ในระหว่างการชาร์จ แรงดันไฟฟ้าที่ขั้วต่อจะสูงกว่าแรงเคลื่อนไฟฟ้าและแรงดันไฟฟ้าวงจรเปิด- ความต้านทานภายในของแบตเตอรี่เป็นพารามิเตอร์ที่สำคัญอย่างยิ่งของแหล่งพลังงานเคมี โดยส่งผลโดยตรงต่อแรงดันไฟฟ้าในการทำงานของแบตเตอรี่ กระแสไฟในการทำงาน พลังงานเอาท์พุต และกำลังไฟฟ้า สำหรับแหล่งพลังงานเคมีที่ใช้งานจริง ยิ่งความต้านทานภายในต่ำเท่าไรก็ยิ่งดีเท่านั้น
ความต้านทานภายในของแบตเตอรี่ไม่คงที่ ซึ่งจะแตกต่างกันไปในระหว่างการคายประจุ ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของวัสดุออกฤทธิ์ ความเข้มข้นของอิเล็กโทรไลต์ อุณหภูมิของแบตเตอรี่ และเวลาในการคายประจุ ความต้านทานภายในของแบตเตอรี่ประกอบด้วยความต้านทานภายในแบบโอห์มมิก (R₀) และความต้านทานภายในโพลาไรเซชัน (Rf) ที่แสดงโดยอิเล็กโทรดในระหว่างปฏิกิริยาเคมีไฟฟ้า ผลรวมของทั้งสองนี้เรียกว่าความต้านทานภายในรวมของแบตเตอรี่ (Rw)
ความต้านทานภายในแบบโอห์มมิกส่วนใหญ่ประกอบด้วยความต้านทานภายในของวัสดุอิเล็กโทรด อิเล็กโทรไลต์ ตัวคั่น และความต้านทานการสัมผัสของส่วนประกอบต่างๆ โดยเกี่ยวข้องกับขนาด โครงสร้าง วิธีการสร้างอิเล็กโทรด (เช่น ชนิด-แบบวางและอิเล็กโทรดแบบท่อในแบตเตอรี่กรดตะกั่ว- และชนิดกล่อง-และอิเล็กโทรดเผาผนึกในแบตเตอรี่อัลคาไลน์) และความแน่นของการประกอบ ความต้านทานภายในของโอห์มมิกเป็นไปตามกฎของโอห์ม
ความต้านทานภายในโพลาไรเซชันหมายถึงความต้านทานภายในที่เกิดจากโพลาไรเซชันระหว่างอิเล็กโทรดบวกและลบของแหล่งพลังงานเคมีระหว่างปฏิกิริยาเคมีไฟฟ้า คือผลรวมของความต้านทานที่เกิดจากโพลาไรเซชันและความเข้มข้นทางเคมีไฟฟ้า
โพลาไรซ์
ความต้านทานภายในโพลาไรเซชันมีความสัมพันธ์กับลักษณะของวัสดุที่ใช้งาน โครงสร้างอิเล็กโทรด และกระบวนการผลิตแบตเตอรี่ โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่เกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับสภาพการทำงานของแบตเตอรี่ กระแสไฟและอุณหภูมิที่ปล่อยออกมามีผลกระทบอย่างมาก ในระหว่างการปล่อยความหนาแน่นกระแสสูง ทั้งโพลาไรเซชันเคมีไฟฟ้าและโพลาไรเซชันความเข้มข้นจะเพิ่มขึ้น ซึ่งอาจทำให้เกิดการทู่ของอิเล็กโทรดลบ ซึ่งจะเป็นการเพิ่มความต้านทานภายในของโพลาไรเซชัน อุณหภูมิต่ำส่งผลเสียต่อโพลาไรเซชันเคมีไฟฟ้าและการแพร่กระจายของไอออน ดังนั้น ความต้านทานภายในโพลาไรเซชันของแบตเตอรี่จะเพิ่มขึ้นภายใต้สภาวะอุณหภูมิต่ำ-ด้วย ดังนั้นความต้านทานโพลาไรเซชันจึงไม่คงที่ แต่จะเปลี่ยนแปลงตามอัตราการคายประจุ อุณหภูมิ และเงื่อนไขอื่นๆ
การวิเคราะห์ความต้านทานภายในของแบตเตอรี่มีดังนี้
ในสูตร bE (iₐ,τ,C) Iₐ⁻¹-ความต้านทานภายในโพลาไรเซชันของแบตเตอรี่
ข-ค่าสัมประสิทธิ์ของการแปรผันของแรงดันไฟฟ้าที่ขั้วแบตเตอรี่สัมพันธ์กับแรงดันไฟฟ้าที่ขั้วแบตเตอรี่ E ภายใต้สภาวะความจุที่กำหนด เมื่อแบตเตอรี่ถูกชาร์จและคายประจุด้วยกระแสไฟฟ้า Iₐ;
Rₑₗ(τ,C)-ความต้านทานของอิเล็กโทรไลต์;
Rₑ(C)-ความต้านทานของอิเล็กโทรด ความต้านทานของอิเล็กโทรไลต์ Rₑₗ และความต้านทานของอิเล็กโทรด Rₑ แปรผกผันกับความจุทันทีของแบตเตอรี่
iₐ, τ, C-การชาร์จแบตเตอรี่และการคายประจุกระแสไฟ อุณหภูมิ และสถานะความจุในขณะนั้น
ความต้านทานภายในของแบตเตอรี่ค่อนข้างน้อยและมักจะน้อยมากภายใต้สภาวะการทำงานต่างๆ อย่างไรก็ตาม แบตเตอรี่พลังงานสำหรับยานพาหนะไฟฟ้ามักจะทำงานภายใต้สภาวะกระแสสูงและการปล่อยประจุลึก ส่งผลให้แรงดันไฟฟ้าตกอย่างมีนัยสำคัญที่เกิดจากความต้านทานภายใน ในกรณีนี้ไม่สามารถละเลยผลกระทบของความต้านทานภายในต่อวงจรทั้งหมดได้
