¿Qué determina la resistencia interna de las baterías?

Hola queridos invitados y suscriptores de mi canal. Hoy quiero hablar sobre un fenómeno como la resistencia interna de las baterías y de qué depende este parámetro. Entonces empecemos.

Tomemos una batería de iones de litio, por ejemplo, el factor de forma más común 18650 con una capacidad nominal de 2500 mAh, y carguemos a un voltaje de funcionamiento de 3,7 voltios.

Ahora conectemos una carga en forma de una resistencia de 1 ohmio nominal de 10 vatios. ¿Qué crees que fluirá la corriente en un sistema así al principio?

Podemos calcular fácilmente esta corriente de acuerdo con la ley de Ohm.

Pero si conectamos un amperímetro, entonces la corriente real diferirá de la calculada y será igual a I = 3.6 A. Y la razón es la siguiente.

Resistencia interna

Entonces, la razón de esta desviación radica en el hecho de que dentro de absolutamente cualquier batería de almacenamiento hay su propia resistencia interna. Y en nuestro minicircuito, además de una resistencia diseñada para 1 ohmio, habrá una resistencia más.

Imaginemos nuestra batería en forma de bipolar real.

Entonces, de acuerdo con el esquema anterior, el voltaje es de 3.7 voltios; esto no será más que el EMF de la fuente.

r es la resistencia interna de la fuente, que en este ejemplo particular será aproximadamente igual a 0.028 Ohm.

Si en realidad mide el voltaje a través de la resistencia conectada, entonces será de 3.6 voltios, lo que significa que la caída de voltaje en la resistencia interna de la batería fue de 0.1 voltios.

Resulta que de acuerdo con la misma ley de Ohm, con un voltaje de 3.6 Voltios y una resistencia de 1 Ohm, la corriente será de 3.6 Amperios.

Y dado que nuestro circuito es secuencial, una corriente similar fluirá a través de la resistencia interna, lo que significa que mediante cálculos simples obtenemos que la resistencia interna es igual a:

Ahora averigüemos de qué parámetros depende esta resistencia interna y si su valor es una constante.

¿Qué parámetros determinan la resistencia interna de la fuente?

Entonces, en realidad, la resistencia interna de diferentes tipos de baterías tiene significados completamente diferentes. Está cambiando activamente y estos cambios dependen de los siguientes parámetros:

1. Cantidad de corriente.
2. Capacidad de la batería.
3. Desde la carga completa de la batería.
4. Temperatura del electrolito de la batería.

Entonces existe tal patrón: cuanto mayor es la corriente de carga, menor es la resistencia interna. Esto se debe al proceso de redistribución de la carga dentro del electrolito.

Dado que la intensidad de la corriente es grande, significa que la tasa de transferencia de cargas por iones de electrodo a electrodo es alta, y esto es posible con baja resistencia.

La fuerza actual es menor: los iones no transfieren la carga de manera tan activa. Esto significa que la resistencia interna será grande.

Las baterías de gran capacidad tienen significativamente más electrodos, lo que a su vez indica que el proceso de interacción de los electrodos con el electrolito es más extenso. Esto significa que un número significativamente mayor de iones entra simultáneamente en el proceso de transferencia de carga.

Esto aumenta la fuerza de la corriente y disminuye la resistencia interna.

Ahora hablemos del siguiente factor importante: la temperatura.

Algunas palabras sobre el régimen de temperatura y la carga de la batería.

Cada batería está diseñada para un rango de temperatura de funcionamiento específico. Al mismo tiempo, la temperatura es diferente para diferentes fabricantes.

Pero al mismo tiempo, funciona la siguiente regularidad: cuanto mayor es la temperatura del electrolito, mayor es la velocidad de reacción en él y, por lo tanto, menor es la resistencia interna.

Las baterías modernas tienen una dependencia casi lineal de la resistencia interna de la temperatura.

Pero al mismo tiempo, la temperatura no puede subir indefinidamente y sin consecuencias. Si la reacción se desarrolla de forma demasiado violenta, la evolución activa de oxígeno en el electrolito (como resultado de la desintegración del ánodo) puede provocar un incendio.

Por esta razón, todas las baterías modernas tienen protección contra sobrecalentamiento.

En el proceso de liberación de carga de la batería, su capacidad comienza a disminuir como resultado del hecho de que cada vez quedan menos iones cargados involucrados en la reacción de redistribución de carga.

En consecuencia, la corriente disminuye, mientras que la resistencia interna, por el contrario, aumenta. Por lo tanto, lo siguiente es cierto: cuanto más cargada está la batería, menor es su resistencia interna.

Eso es todo lo que quería decir sobre la resistencia interna de las baterías y los factores que influyen en ella.

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