Kakšen je notranji upor litijeve baterije?
Ko tok teče skozi notranjost baterije, naleti na upor, kar povzroči zmanjšanje delovne napetosti baterije. Ta upor se imenuje notranji upor baterije. Zaradi notranjega upora akumulatorja je napetost na sponkah med praznjenjem nižja od elektromotorne sile in napetosti odprtega -vezja. Med polnjenjem je napetost na sponki višja od elektromotorne sile in napetosti odprtega-vezja. Notranji upor baterije je izjemno pomemben parameter kemičnega vira energije. Neposredno vpliva na delovno napetost, delovni tok, izhodno energijo in moč baterije. Za praktičen kemični vir energije velja, da je manjši notranji upor, tem bolje.
Notranji upor baterije ni konstanten; med praznjenjem se spreminja glede na sestavo aktivne snovi, koncentracijo elektrolita, temperaturo baterije in čas praznjenja. Notranji upor baterije vključuje ohmski notranji upor (R₀) in polarizacijski notranji upor (Rf), ki ju med elektrokemičnimi reakcijami kažejo elektrode. Vsota teh dveh se imenuje skupni notranji upor baterije (Rw).
Ohmski notranji upor je v glavnem sestavljen iz notranjega upora elektrodnih materialov, elektrolita, separatorja in kontaktnega upora različnih komponent. Povezan je z velikostjo baterije, strukturo, načinom oblikovanja elektrod (npr. pasto{3}}in cevaste elektrode v svinčenih-kislinskih baterijah ter škatlaste-vrste in sintrane elektrode v alkalnih baterijah) in tesnostjo sestavljanja. Ohmski notranji upor je podrejen Ohmovemu zakonu.
Polarizacijski notranji upor se nanaša na notranji upor, ki ga povzroči polarizacija med pozitivno in negativno elektrodo kemičnega vira energije med elektrokemično reakcijo. Je vsota uporov, ki jih povzročata elektrokemična polarizacija in koncentracija
polarizacija.
Polarizacijski notranji upor je povezan z naravo aktivnega materiala, strukturo elektrode in proizvodnim postopkom baterije, zlasti tesno povezan s pogoji delovanja baterije; izpustni tok in temperatura pomembno vplivata. Med praznjenjem z visoko gostoto toka se povečata tako elektrokemična polarizacija kot koncentracijska polarizacija, kar lahko povzroči celo pasivizacijo negativne elektrode, s čimer se poveča notranji upor polarizacije. Nizke temperature negativno vplivajo na elektrokemijsko polarizacijo in difuzijo ionov; zato se polarizacijski notranji upor baterije poveča tudi pri nizkih-temperaturnih pogojih. Zato polarizacijski upor ni konstanten, ampak se spreminja s hitrostjo praznjenja, temperaturo in drugimi pogoji.
Analitični izraz za notranji upor baterije je naslednji:
V formuli bE (iₐ,τ,C) Iₐ⁻¹-notranji upor polarizacije baterije;
b-Koeficient variacije napetosti terminala akumulatorja glede na napetost terminala akumulatorja E pri pogojih nazivne zmogljivosti, ko se akumulator polni in prazni s tokom Iₐ;
Rₑₗ(τ,C)-Odpornost elektrolita;
Rₑ(C)-Odpornost elektrod. Upor elektrolita Rₑₗ in upor elektrode Rₑ sta obratno sorazmerna s trenutno kapaciteto baterije;
iₐ, τ, C-Tok polnjenja in praznjenja baterije, temperatura in stanje zmogljivosti v tem času.
Notranji upor baterije je razmeroma majhen in pogosto zanemarljiv v številnih pogojih delovanja. Vendar pa akumulatorji za električna vozila pogosto delujejo v pogojih visokega toka in globoke izpraznjenosti, kar povzroči znaten padec napetosti zaradi notranjega upora. V tem primeru ni mogoče prezreti vpliva notranjega upora na celotno vezje.
