Внутреннее сопротивление аккумулятора

Что такое внутреннее сопротивление аккумулятора?

Так называют сопротивление, которое возникает во внутренней структуре элементов питания при протекании электрического тока. Аккумуляторы всевозможных типов в разной степени препятствуют протеканию тока. Одни проводят его лучше и называются высокотоковыми, т.к. способны отдавать в нагрузку большие токи, не перегреваясь при этом. Другие противятся интенсивной токоотдаче и рассчитаны на питание маломощных устройств.

Внутреннее сопротивление химических источников тока определяется разными факторами, такими как:

• технология изготовления, тип химии, формула используемого катодного материала;
• особенности электролита – насколько он препятствует перемещению ионов при протекании электрохимических реакций;
• влияние температуры – при ее выходе за границы оптимального диапазона (при высоких и низких температурах, близких к предельно допустимым значениям) снижается способность ХИТ накапливать и отдавать энергию;
• препятствование переносу электронов в проводящих материалах;
• уровень остаточного заряда – разряженные элементы питания в большинстве случаев хуже отдают энергию, т.к. сопротивляются протеканию тока вдвое сильнее, чем заряженные аналоги;
• возраст элементов питания – со временем внутри у них протекают необратимые процессы старения, а на практике они проявляются снижением емкости, возрастанием внутреннего сопротивления, быстрым разрядом и ухудшением остальных характеристик.

К снижению рабочих параметров приводит естественный износ компонентов батареи. Например, при эксплуатации свинцовых накопителей энергии происходит сульфатация пластин и сокращение их рабочей площади. В структуре литий-ионных элементов также происходят негативные изменения – медленно, но неизбежно приводя к снижению работоспособности.

На что влияет этот параметр?

От внутреннего сопротивления напрямую зависит способность АКБ полноценно отдавать энергию работающему от нее прибору. Высокие значения этого параметра приводят к просадке напряжения при подаче нагрузки, повышенному выделению тепла при работе, увеличению потерь энергии, снижению эффективности батареи и ее преждевременному выходу из строя.

Какие же показатели считаются высокими, а какие – оптимальными? Все зависит от типа ХИТ, его назначения и параметров подключаемой к нему нагрузки. Например:

• Li-ion цилиндрическая ячейка Panasonic 18650BD (3,7 В, 3200 мА*ч) – 35 мОм – допускает долговременный разрядный ток до 5 А;
• Li-ion аккум Samsung 35E 18650 (3,7 В, 3500 мА*ч) – до 35 мОм – выдерживает до 8 А продолжительно, до 13 А кратковременно;
• Li-ion «банка» BAK 18650 (3,7 В, 3350 мА*ч) – 24–25 мОм – обеспечивает токоотдачу до 9 А;
• Li-ion ячейка Tesla 18650 (3,7 В, 3400 мА*ч) – ˂20 мОм – до 10 А;
• Li-ion элемент Samsung 25R 18650 (3,7 В, 2500 мА*ч) – 18 мОм – предельная токоотдача 25 А;
• Li-ion «банка» SONY VTC6 18650 (3,7 В, 3000 мА*ч) – 18 мОм – отдает токи до 15 А продолжительно, до 30 А кратковременно;
• аккум-призматик CATL Li-ion 3,7В, 60А*ч – до 1 мОм – до 120 А длительно, до 180 А импульсно;
• LiFePO4 3,2В, 100А*ч – 0,8 мОм – до 100 А продолжительно, до 300 А импульсно;
• призматический аккум LiFePO4 3,2В, 160А*ч – ˂0,6 мОм – до 160 А длительно.

Как видите, кроме технологии изготовления этот параметр зависит еще и от емкости элементов питания: чем она больше (у ячеек большего типоразмера с одинаковым типом химии), тем меньше накопитель энергии препятствует протеканию тока. В целом для высокотоковых литий-ионных ячеек форм-фактора 18650 эталонным считается диапазон 18–25 мОм.

Ранее в блоге VirtusTec.ru вышла статья об устройстве аккумуляторных батарей погрузчиков.