ความต้านทานภายในของแบตเตอรี่คืออะไร

ในโพสต์นี้เราพยายามตรวจสอบความต้านทานภายในของแบตเตอรี่และพยายามเรียนรู้ลักษณะสำคัญที่เกี่ยวข้องกับพารามิเตอร์แบตเตอรี่นี้

ความต้านทานภายในของแบตเตอรี่คืออะไร

ความต้านทานภายใน (IR) ของแบตเตอรี่โดยพื้นฐานแล้วระดับของการต่อต้านการผ่านของอิเล็กตรอนหรือกระแสไฟฟ้าผ่านแบตเตอรี่ในวงปิด โดยทั่วไปมีสองปัจจัยที่มีผลต่อความต้านทานภายในของแบตเตอรี่โดยเฉพาะ ได้แก่ ความต้านทานไฟฟ้าและความต้านทานไอออนิก ความต้านทานทางอิเล็กทรอนิกส์ร่วมกับความต้านทานไอออนิกเรียกตามอัตภาพว่าเป็นความต้านทานที่มีประสิทธิผลทั้งหมด

ความต้านทานทางอิเล็กทรอนิกส์ช่วยให้สามารถเข้าถึงค่าความต้านทานของส่วนประกอบที่ใช้งานได้จริงซึ่งอาจรวมถึงฝาโลหะและวัสดุอื่น ๆ ที่เกี่ยวข้องและวัสดุเหล่านี้อาจสัมผัสกันได้ในระดับใด

ผลลัพธ์ของพารามิเตอร์ข้างต้นที่เกี่ยวข้องกับการสร้างความต้านทานที่มีประสิทธิภาพทั้งหมดอาจเป็นไปอย่างรวดเร็วและสามารถเห็นได้ภายในเสี้ยววินาทีแรกหลังจากที่แบตเตอรี่อยู่ภายใต้ภาระ

ความต้านทานไอออนิกคืออะไร

ความต้านทานไอออนิกคือความต้านทานต่อการผ่านของอิเล็กตรอนภายในแบตเตอรี่อันเป็นผลมาจากพารามิเตอร์ทางเคมีไฟฟ้าจำนวนมากซึ่งอาจรวมถึงการนำอิเล็กโทรไลต์การสตรีมไอออนและหน้าตัดของพื้นผิวอิเล็กโทรด

ผลลัพธ์การโพลาไรซ์ดังกล่าวเริ่มต้นค่อนข้างเฉื่อยชาเมื่อเทียบกับความต้านทานแบบอิเล็กทรอนิกส์ซึ่งบวกกับความต้านทานที่ได้ผลทั้งหมดโดยปกติจะเกิดขึ้นในช่วงมิลลิวินาทีหลังจากที่แบตเตอรี่ได้รับอิทธิพลจากโหลด

มักจะมีการใช้การประเมินผลการทดสอบความต้านทาน 1000 เฮิรตซ์เพื่อบ่งชี้ความต้านทานภายใน ความต้านทานเรียกว่าความต้านทานที่เสนอให้กับทางเดิน AC ผ่านลูปที่กำหนด อันเป็นผลมาจากความถี่ที่ค่อนข้างสูงที่ 1,000 เฮิรตซ์ความต้านทานไอออนิกบางระดับอาจไม่สามารถบันทึกได้ทั้งหมด

ในกรณีส่วนใหญ่อิมพีแดนซ์ที่มีนัยสำคัญ 1000 Hz จะต่ำกว่าค่าความต้านทานประสิทธิผลโดยรวมสำหรับแบตเตอรี่ที่เกี่ยวข้อง การตรวจสอบอิมพีแดนซ์ในช่วงความถี่ที่เลือกสามารถทำได้เพื่อให้สามารถแสดงความต้านทานภายในได้อย่างแม่นยำ

ผลของความต้านทานไอออนิก

ผลกระทบของความต้านทานอิเล็กโทรนิกและไอออนิกสามารถระบุได้เมื่อทดสอบการตั้งค่าด้วยการตรวจสอบอินพุตพัลส์สองครั้ง การทดสอบนี้ใช้ขั้นตอนในการแนะนำแบตเตอรี่ที่เป็นปัญหาบนท่อระบายน้ำพื้นหลังที่อ่อนลงเพื่อให้การคายประจุมีความเสถียรก่อนที่จะเริ่มการเต้นเป็นจังหวะด้วยโหลดที่สำคัญกว่าเป็นเวลาประมาณ 100 มิลลิวินาที

การคำนวณความต้านทานที่มีประสิทธิภาพ

ด้วยความช่วยเหลือของ 'กฎของโอห์ม' ความต้านทานที่มีประสิทธิผลทั้งหมดสามารถประเมินได้อย่างง่ายดายโดยการหารความแตกต่างของแรงดันไฟฟ้าด้วยกระแสไฟฟ้าที่แตกต่างกัน โดยอ้างถึงการประเมินผลที่แสดงใน (รูปที่ 1) ด้วยโหลดเสถียรภาพ 5 mA ร่วมกับพัลส์ 505 mA ความแตกต่างของกระแสคือ 500 mA หากแรงดันไฟฟ้าเบี่ยงเบนจาก 1.485 ถึง 1.378 แรงดันเดลต้าอาจเห็นเป็น 0.107 โวลต์ซึ่งจะบ่งบอกถึงความต้านทานที่มีประสิทธิผลทั้งหมดที่ 0.107 โวลต์ / 500mA หรือ 0.214 โอห์ม

คุณสมบัติความต้านทานที่มีประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ทรงกระบอกอัลคาไลน์ Energizer ใหม่เอี่ยม (ผ่านการระบายความเสถียร 5 mA และทันทีด้วย 505 mA ชีพจร 100 มิลลิวินาที) คาดว่าจะอยู่ที่ประมาณ 150 ถึง 300 มิลลิโอห์มตามที่กำหนดโดยมิติสัมพันธ์

แอมป์แฟลชคืออะไร

แอมป์แฟลชถูกรวมเข้าด้วยกันเพื่อทำให้เกิดความต้านทานภายในโดยประมาณ แอมป์แฟลชเป็นที่เข้าใจกันว่าเป็นกระแสไฟสูงสุดที่แบตเตอรี่อาจคาดว่าจะจ่ายได้ในเวลาอันสั้นลงอย่างมาก

การทดสอบนี้บางครั้งทำได้โดยการลัดวงจรแบตเตอรี่ด้วยตัวต้านทาน 0.01 โอห์มสักแห่งภายใน 0.2 วินาทีและบันทึกแรงดันไฟฟ้าวงจรปิด การไหลเวียนของกระแสผ่านตัวต้านทานสามารถกำหนดได้โดยใช้กฎของโอห์มและหารแรงดันไฟฟ้าวงจรปิดด้วย 0.01 โอห์ม

แรงดันไฟฟ้าวงจรเปิดก่อนการทดสอบจะหารด้วยแอมป์แฟลชเพื่อให้ได้ค่าความต้านทานภายในโดยประมาณ

การพิจารณาว่าแอมป์แฟลชไม่สามารถกำหนดได้อย่างสมบูรณ์แบบและ OCV สามารถคำนวณได้จากหลายเงื่อนไขวิธีการวัดนี้จำเป็นต้องใช้เพื่อให้ได้ค่าความต้านทานภายในโดยประมาณเท่านั้น

แรงดันไฟฟ้าที่ลดลงของแบตเตอรี่ภายใต้ภาระอาจสัมพันธ์กับความต้านทานประสิทธิผลทั้งหมดพร้อมกับอัตราการระบายกระแส

ข้อมูลทั่วไปของแรงดันไฟฟ้าเริ่มต้นที่ลดลงภายใต้ภาระโดยทั่วไปจะประมาณโดยการคูณความต้านทานประสิทธิผลทั้งหมดโดยการระบายกระแสไฟฟ้าที่อยู่ภายใต้แบตเตอรี่

สมมติว่าแบตเตอรี่ที่มีความต้านทานภายใน 0.1 โอห์มถูกปล่อยหรือหมดที่อัตรา 1 แอมป์
ตามกฎหมายของโอห์ม:

V = I x R = 1 x 0.1 = 0.1 โวลต์

หากเราพิจารณาว่าแรงดันไฟฟ้าวงจรเปิดเป็น 1.6V แรงดันไฟฟ้าวงจรปิดที่คาดไว้ของแบทเทรย์สามารถเขียนเป็น:

1.6 - 0.1 = 1.5 โวลต์

ความต้านทานภายในเพิ่มขึ้นอย่างไร

โดยทั่วไปแล้วความต้านทานภายในจะเพิ่มขึ้นเมื่อมีการคายประจุซึ่งเกิดจากส่วนประกอบที่ใช้งานอยู่ภายในแบตเตอรี่ที่นำไปใช้งาน

ต้องบอกว่าอัตราการเปลี่ยนแปลงตลอดการปล่อยไม่สม่ำเสมอ องค์ประกอบทางเคมีของแบตเตอรี่ความเข้มของการคายประจุอัตราการกระจายตัวและอายุของแบตเตอรี่อาจส่งผลต่อความต้านทานภายในได้อย่างง่ายดายในระหว่างการคายประจุ

สภาพอากาศหนาวจัดอาจส่งผลให้แนวโน้มทางเคมีไฟฟ้าที่เกิดขึ้นภายในแบตเตอรี่ลดลงส่งผลให้กิจกรรมของอิออนในอิเล็กโทรไลต์ลดลง ในที่สุดความต้านทานภายในจะสูงขึ้นเมื่ออุณหภูมิโดยรอบลดลง

กราฟ (รูปที่ 2) แสดงให้เห็นถึงผลลัพธ์ของอุณหภูมิต่อความต้านทานประสิทธิภาพรวมของแบตเตอรี่อัลคาไลน์ Energizer E91 AA ใหม่เอี่ยม โดยทั่วไปความต้านทานภายในอาจกำหนดได้ตามแรงดันไฟฟ้าที่ลดลงของแบตเตอรี่ภายใต้สภาวะโหลดที่ยอมรับได้

ความสำเร็จอาจได้รับผลกระทบจากแนวทางการตั้งค่าและข้อ จำกัด ด้านภูมิอากาศ ความต้านทานภายในของแบตเตอรี่จะต้องถือว่าเป็นกฎทั่วไปแทนที่จะเป็นขนาดที่ถูกต้องเมื่อใดก็ตามที่ใช้กับแรงดันไฟฟ้าที่ตกโดยประมาณสำหรับแอปพลิเคชันที่กำหนด