Qual é a resistência interna de uma bateria de lítio?
Quando a corrente flui pelo interior de uma bateria, ela encontra resistência, causando uma diminuição na tensão operacional da bateria. Essa resistência é chamada de resistência interna da bateria. Devido à resistência interna da bateria, a tensão terminal é menor que a força eletromotriz e a tensão de circuito-aberto durante a descarga. Durante o carregamento, a tensão terminal é maior que a força eletromotriz e a tensão do{4}circuito aberto. A resistência interna da bateria é um parâmetro extremamente importante de uma fonte de energia química. Afeta diretamente a tensão operacional da bateria, a corrente operacional, a energia de saída e a potência. Para uma fonte de energia química prática, quanto menor a resistência interna, melhor.
A resistência interna da bateria não é constante; varia durante a descarga dependendo da composição do material ativo, da concentração do eletrólito, da temperatura da bateria e do tempo de descarga. A resistência interna da bateria inclui a resistência interna ôhmica (R₀) e a resistência interna de polarização (Rf) exibida pelos eletrodos durante as reações eletroquímicas. A soma desses dois é chamada de resistência interna total da bateria (Rw).
A resistência interna ôhmica é composta principalmente pela resistência interna dos materiais do eletrodo, eletrólito, separador e resistência de contato de vários componentes. Ele está relacionado ao tamanho da bateria, à estrutura, ao método de formação do eletrodo (por exemplo, eletrodos tipo pasta e tubulares em baterias de chumbo -ácido e eletrodos tipo caixa e sinterizados em baterias alcalinas) e à estanqueidade da montagem. A resistência interna ôhmica obedece à lei de Ohm.
A resistência interna de polarização refere-se à resistência interna causada pela polarização entre os eletrodos positivo e negativo de uma fonte de energia química durante a reação eletroquímica. É a soma das resistências causadas pela polarização e concentração eletroquímica
polarização.
A resistência interna à polarização está relacionada à natureza do material ativo, à estrutura do eletrodo e ao processo de fabricação da bateria, especialmente relacionada às condições de operação da bateria; a corrente de descarga e a temperatura têm um impacto significativo. Durante a descarga de alta densidade de corrente, tanto a polarização eletroquímica quanto a polarização de concentração aumentam, podendo até causar a passivação do eletrodo negativo, aumentando assim a resistência interna da polarização. As baixas temperaturas afetam negativamente a polarização eletroquímica e a difusão de íons; portanto, a resistência interna de polarização da bateria também aumenta sob condições-de baixa temperatura. Portanto, a resistência de polarização não é constante, mas muda com a taxa de descarga, temperatura e outras condições.
A expressão analítica para a resistência interna de uma bateria é a seguinte:
Na fórmula, bE (iₐ,τ,C) Iₐ⁻¹-Resistência interna de polarização da bateria;
b-O coeficiente de variação da tensão terminal da bateria em relação à tensão terminal da bateria E sob condições de capacidade nominal quando a bateria é carregada e descarregada com corrente Iₐ;
Rₑₗ(τ,C)-Resistência do eletrólito;
Rₑ(C)-Resistência do eletrodo. A resistência do eletrólito Rₑₗ e a resistência do eletrodo Rₑ são inversamente proporcionais à capacidade instantânea da bateria;
iₐ, τ, C-Corrente de carga e descarga da bateria, temperatura e estado da capacidade naquele momento.
A resistência interna da bateria é relativamente pequena e muitas vezes insignificante sob muitas condições operacionais. No entanto, as baterias de energia para veículos elétricos geralmente operam sob condições de alta corrente e descarga profunda, resultando em uma queda significativa de tensão causada pela resistência interna. Neste caso, o impacto da resistência interna em todo o circuito não pode ser ignorado.
