Cossa l'é a rescistensa interna?

A rexistensa interna a l’é l’oppoxiçion a-o flusso de corrente drento de unna batteria, ch’a consciste inte unna rexistensa ohmica da-i materiali e da-a rexistensa a-a polarizzaçion da-i proçesci elettrochimichi. O pròvoca de gocce de tenscion durante o fonçionamento e o l’aumenta co-o cresce de battëie, ch’o l’influisce direttamente in sciâ prestaçion, a-a reisa e a-a duâ de vitta.

Sta rexistensa a l’existe inte tutte e battëie perché i materiali en elettròdi, elettroliti, separatoî e connescioin. Quande a corrente a strixella atraverso de unna batteria, quarche energia elettrica a converte inte do cado ciufito che alimentâ o seu dispoxitivo e sta perdia d’energia a ne vëgne da-a rexistensa interna.

Comme a rescistensa interna a fonçioña inti scistemi de battëie

Unna batteria a fonçioña comme ciù che unna vivagna de tenscion sencia. Segondo o teorema de Thévenin, tutte e battëie prattiche peuan ëse modellæ comme vivagne de tenscion ideale collegâ in serie co-a seu rescistensa interna. Sto modello o l’ascciæisce perché a tenscion de battëia a cazze sotta carrego en unna rexistensa interna interna unna parte da tenscion generâ.

Quande se mesua a tenscion averta de unna batteria à unna tenscion (tri}}circuit (sensa carregâ), se vedde a seu fòrsa elettromotica (EMF). Collegâ quella batteria à un dispoxitivo e a tenscion terminale a cazze de botto. A differensa tra sti doî valoî a mostra a tenscion consummâ da-a rescistensa interna. A relaçion a va apreuvo a-a lezze de Ohm: a caduta de tenscion a l’é pægia a-a corrente moltiplicâ pe-a rexistensa interna (V= IR).

Pe unna batteria con EMF de 12V e 0.02Ω de rescistensa interna disegnan 200A, a caduta de tenscion interna a razzonze 4V, con lasciâ solo 8V inti terminali. Sta reduçion dramatica a l’ascciæisce i brun inte applicaçioin erte en erte e perché a rexistensa interna a l’à da fâ con ciù de quelli che tanti se rendan conto.

Componenti da rescistensa interna

A rexistensa interna a no l’é un fenòmeno sencio-it o combiña diversci tipi de rescistensa che respondan de forma despægia a-e condiçioin da batteria.

Rescistensa ohmica

A rexistensa ohmica a rappresenta a rexistensa elettrica diretta di materiali de battëie. O nasce da:

rescistensa elettrònica: A rescistensa di materiali d’elettrodi, di colleçionisti d’ancheu e de connescioin interne. Anche i metalli fan de mainea imperfettamente pe caxon de imperfeçioin, impuritæ e elettroinli cristalliñe drento da ræ de conduttô.

rexistensa iònica: L’oppoxiçion a-o movimento di ioin pe mezo de l’elettrolito e do separatô. A conduttivitæ d'elettroliti, a mobilitæ de ioin e a permeabilitæ do separatô contribuiscian tutti. Sto componente o responde à l'instante a-o flusso d'ancheu e o va apreuvo a-a lezze do Ohm con esattessa.

Unna neuva batteria alcaliña AA pe-o sòlito a l’à unna rexistensa 0.15Ω ohmica a-a temperatua ambiente, ch’a se fa di salti à 0.9Ω à -40 graddi tanto che a mobilitæ di ioin a l’accresce a rexistensa iònica. À 40 graddi, o cazze à 0.1Ω pöcassæ tanto che o coeffiçente de diffuxon d’elettroliti o l’aumenta.

Rescistensa de polarizzaçion

A rexistensa a-a polarizzaçion a ne vëgne feua da-i proçesci elettrochimichi durante a carrega e a descharge. À differensa da rexistensa ohmica, o cangia dinamicamente in sciâ base de comme fonçioña a batteria.

Polarizzaçion elettrochimica: Quande a corrente a strixella, e reaçioin elettrochimiche inte superfiçie d’elettrodi an de beseugno de energia d’attivaçion. A batteria a deve allocâ unna tenscion in ciù pe scompassâ a barriera d’energia pe-o trasferimento d’elettroin tra elettrodo e elettrolito. Sta polarizzaçion a construisce in sce scâ di microsecondi e a se reduxe quande a corrente a se reduxe.

polarizzaçion de conçentraçion: Comme descharge de battëie, i gradienti de conçentraçion de ioin se sviluppan drento de l’elettrolito. E aree vexin a-i elettrodi vëgnan depleæ, tanto che de atre regioin mantëgnan de conçentraçioin ciù erte. Sto disequilibrio o crea l’impedensa de diffuxon perché i ioin devan migrâ contra i gradienti de conçentraçion. A polarizzaçion de conçentraçion a se sviluppa in sce di segondi e a rappresenta un componente scignificativo de rescistensa durante l’erta descharge.

Insemme, sti effetti de polarizzaçion peuan scompassâ a rexistensa ohmica, mascime inte battëie de veicoli de litio{-oin, donde i erti tasci de descharge crean di gradienti de conçentraçion sostançiale.

Rescistensa interna inBatteria de Veicolo de litio

E battëie do veicolo de litio de litio presentan de caratteristiche uniche de rescistensa interna che influensan direttamente a prestaçion do veicolo elettrico. Ste battëie pe-o sòlito mantëgnan a rexistensa interna ciù bassa che 1mΩ pe çellola apreuvo a-a seu dimenscion e a-o seu progetto ottimizzou pe-e applicaçioin erte en erte.

A rexistensa interna inte çellole de litio en a l’arresta relativamente ciatta inte diversci stati de carrega- ch’a l’é apreuvo à 270mΩ pöcassæ a-o 0% a-o 250mΩ a-o 70% do stato de carrega. Sta stabilitæ a contrasta de mainea fòrte co-e battëie à base de nichel{7}}, donde a rexistensa a se fluttua dramaticamente co-o livello de carrega.

À tutti i mòddi, l’invegiamento o l’influisce scignificativamente in sciô litio en unna rexistensa interna interna. Comme çiclo de battëie, un seu de pascivaçion ciammâ l’interfase d’elettrolito sòlido (SEI) o s’accumula in scî elettrodi. Sto seu SEI o l'accresce a rescistensa interna e o serve comme indicatô de seguo da sanitæ da batteria. Quande a rexistensa interna a monta ben ben ciù erta che i valoî de base, o se segnala e condiçioin de fin da vitta da fin.

Pe-i veicoli elettrichi, sta rescistensa a l'influisce direttamente in sce:

Condaçion de guidda: A rexistensa interna ciù erta a converte ciù energia into cado ciufito che a propulscion. Unna batteria con unna rescistensa interna doggia a peu perde o 15-20% da seu gamma efficaçe inte tipiche condiçioin de guidda.

Fornitua de potensa de çimma: L’açeleraçion do veicolo a depende da-a capaçitæ da batteria de fornî di impulsi erti. L’aumento da rescistensa o limita o flusso de corrente, con redue a potensa disponibile. Unna batteria EV con unna rexistensa à 50mΩ a fornisce unn’acceleraçion scignificativamente ciù erta che quella con 200mΩ.

gestion termica: Rescistensa-generou o l'à de beseugno de scistemi de refreidamento attivo. O cado produto o l'é pægio à I2R, donca unna rescistensa ciù erta a l'accresce e domande de refreidamento e o consummo d'energia.

speditessa de carregamento: limiti de rescistensa interno a-a spedia. L’erta rescistensa a pròvoca un aumento de tenscion eccescivo durante a carrega, co-a forsa di contròlloî de carrega à redue a corrente pe prevegnî e condiçioin de sovrastansa.

Fattoî ch'an da fâ co-a rescistensa interna

E variabile multiple influensan i valoî de rescistensa interna, co-a creaçion de interaçioin complesse che determinan a prestaçion da batteria inte de condiçioin despæge.

Effetti de temperatua

A temperatua a cangia dramaticamente a rexistensa interna pe mezo do seu effetto in sciâ mobilitæ di ioin e in scî tasci de reaçion chimica. E temperatue freide rallentan o movimento di ioin atraverso de l’elettrolito, ch’o l’aumenta a rexistensa iònica. Unna çellola de litio en de -20 graddi a porrieiva mostrâ 2-3 vòtte a rexistensa mesuâ à 25 graddi.

E temperatue cade pe-o sòlito reduxan a rexistensa con megioâ a mobilitæ di ioin e a cinetica de reaçion. À tutti i mòddi, o cado eccescivo o degradda i materiali de battëie, e in sciâ fin o l’aumenta a rexistensa à longa duâ pe mezo de l’invegiamento accelerou.

O de Coble

E chimica de battëie despæge mostran di modelli de rescistensa distinti tra-i stati de carrega. E battëie de litio en de battëie mantëgnan unna rexistensa relativamente costante da-o 20% à l’80% do stato de carrega, con di aumenti solo che a-i estremi de tenscion.

Nickel{{0 ]. Mostran a rescistensa a-o ponto ciù erto subito dòppo a descharge piña e dòppo a carrega piña. A prestaçion ottimale a comparisce dòppo ben ben de oe de repòso dòppo a carrega, quande i gradienti de conçentraçion se son pægi.

Etæ e çicli Conto

L’invegiamento de battëie o l’accresce a rexistensa interna pe mezo de diversci meccanismi de degraddaçion:

O seu SEI o l’é ingrosso in scî anòdi litio.

A decompoxiçion de l’elettrolito ch’a reduxe a conduttivitæ

I cangiamenti strutturali materiale elettrodo

Perdia de materiale attivo da-i elettrodi

Aumentâ a rexistensa a-e connescioin

Unna neuva çellola de litio{-ion a porrieiva comensâ à 30mΩ e montâ à 80-100mΩ dòppo 1000 çicli. A-o de là do 150% da rescistensa a-o prinçipio pe-o sòlito o segnala che a capaçitæ a l’é cheita ciù bassa che l’80% do valô valuou.

Tasso de discarto

O disegno d’ancheu o l’influisce in sce unna rexistensa mesuâ pe mezo di effetti de polarizzaçion. I tasci de descharge ciù erti crean di gradienti de conçentraçion ciù grendi e unna polarizzaçion elettrochimica ciù grave. Unna batteria a porrieiva mostrâ 40mΩ a-o descharge 1C, ma 65mΩ a-o descharge 5C apreuvo à ste rexistensa dinamiche.

Rescistensa interno de mesuaçion

A mesuaçion de rescistensa interna accurâ a domanda unna comprenscion de diversci metodi de test e de seu applicaçioin.

Metodo d’impedensa AC (AC{0}IR)

O metodo AC o l’applica un segnâ de corrente alternansa piccin-tipalmente à frequensa de 1kHz{{2}] o mesua a respòsta de tenscion. Sto segnâ d’erta ertafrequensa o mesua pe-o ciù a rexistensa ohmica, dæto che i effetti de polarizzaçion no se sviluppan do tutto inte ste scæ de tempo.

AC{{0}IR di avvantaggi de test:

Non-destruttivo a-a batteria

Mesuaçion spedia (millisecondi)

I resultati coerenti e repetibili

Metodo standard pe-i test de produçion

A frequensa de 1kHHz a l’é stæta çernua perché a piggia a rexistensa ohmica tanto ch’a schivava di proçesci elettrochimichi ciù lenti. À tutti i mòddi, questo o veu dî che i valoî de CA {2}IR pan ciù basci che e mesue de DC, dæto che e rescistense de polarizzaçion no vëgnan piggiæ do tutto.

I tester de battëi deuviæ inta produçion de veicoli elettrichi de spesso mesuan à ciù frequense (da-i 100Hz à 10kHz) pe caratterizzâ megio di despægi componenti de rescistensa. Un grafico Nyquest da spettroscopia d’impedensa elettrochimica o peu segregâ ohmica, o trasferimento de carrega e a rexistensa a-a diffuxon.

Metodo de Rescistensa DC (DC{ {0}IR)

O metodo DC o l’applica un impulso de corrente costante (pe-o sòlito 2-3 segondi) e o mesua a caduta de tenscion. Sto fæto o cattua unna rexistensa interna totale, compreiso tutti i effetti de polarizzaçion tanto che se sviluppan.

DC{{0}IR de mesuaçion:

Registramento averto a tenscion de tenscion (V₁)

Applica a carrega de corrente costante (I)

Registraçion carregâ dòppo a stabilizzaçion (V₂)

Carcolâ: R=(V₁ - V₂) / I

Sto metodo o mostra a rescistensa sperimentâ durante l'operaçion reale de battëie, ch'a ô rende ciù importante pe-a previxon da prestaçion. À tutti i mòddi, e corrente de test erti peuan mette in luxe de battëie picciñe e a polarizzaçion di elettrodi a domanda di tempi preçixi pe schivâ di erroî de mesuaçion.

Pe un exempio prattico: Unna batteria ch’a mostra 3,8V descaricâ e 3,5V in base a-a carrega de 20A a l’à unna rexistensa interna de ({3}) / {4}Ω ò 15mΩ.

Test de polso

I test avansæ a l’applica diversci impulsi de corrente à di tasci differenti pe caratterizzâ comme a rexistensa a cangia co-o livello d’ancheu. Sta tecnica a mappa o profî de rescistensa completa da batteria inte tutto o seu intervallo de fonçionamento.

Unna tipica sequensa de test d’impulso a porrieiva comprende:

polso à 5 segondi a-o tasso de 1C

polso à 5 segondi a-o tascio de 3C

polso à 10 segondi a-o tascio de 5C

Registraçion de tenscion à ciaschedun

Sti dæti chì revelan se a rexistensa a l’aumenta de forma lineare co-a corrente ò a mostra un comportamento no lineare ch’o l’indica di effetti de polarizzaçion gravi.

L'impatto in sciâ prestaçion de battëie

A rexistensa interna a determina di aspeti fondamentali do comportamento de battëie che i utenti patiscian direttamente.

Corso e Capaçitæ

A rexistensa interna a s’accurtisce o tempo de rexistensa inte di carichi de potensa costanti. Quande unna batteria a fornisce a corrente, a rescistensa interna a consumma a tenscion che sedonca o l'alimentieiva a carrega. Da maniman che a rexistensa a l’aumenta, a tenscion terminale a cazze ciù a-a spedia, e a razzonze a tenscion do limite primma.

A reçerca in scê battëie do çellolare a l'à mostrou de mainea dramatica. Trei battëie con de valutaçioin de capaçitæ pæge, ma de rescistense interne despæge son stæte verificæ sotta de carreghe GSM scimolæ:

Nickel-cadmio (155mΩ): 120 menuti de tempo de parlâ a-o descharge 3C

Liçio{{0}çion (320mΩ): 50 menuti de tempo de parlâ a-o descharge 3C

Nickel- idrodide (778mΩ): Falliæ pe operâ a-o descharge 3C

O nichel-. A seu erta rescistensa a l'à caxonou un sag de tenscion sotta o livello de fonçionamento do telefòno.

Effiçiensa e Generaçion do cado

A rescistensa a converte l'energia elettrica inte do cado pe mezo de l'effetto Joula (P- I2R). Sto fæto o rappresenta a perdia de perdia de pua ch’a l’avieiva posciuo alimentâ l’applicaçion in cangio de dissipâ comme cado.

Pe un litio{{0 ].

Genere de cado {gh}} (200A)2 × 0,05Ω {{3}W.

Sta continua carrega de cado de 2kW a domanda un refrescamento sostançiale

Se a rexistensa a se doggia à 100mΩ, a generaçion de calô a l’aumenta à 4kW, a doggia i requixiti de refreidamento e a redue a reisa do veicolo. O cado o no perde solo che l'energia, ma o l'accelera a degraddaçion da batteria atraverso de temperatue de fonçionamento eletæ.

Capatensa de potensa

A consegna mascima de potensa a depende de mainea critica da-a rescistensa interna. A potensa de çimma de unna batteria a l’avvëgne quande a rexistensa a-a carrega a l’é pægia a-a rexistensa interna (ligaçion d’impedensa). À tutti i mòddi, sto ponto de fonçionamento o perde o 50% da potensa da batteria de drento comme cado.

E applicaçioin prattiche fonçioñan inte de rexistense de carregamento ciù erte pe-a reisa, ma a rescistensa interna a l’imposta ancon o limite ciù erto in sciâ potensa da consegna. Pe l'acceleraçion do veicolo elettrico, a rexistensa interna da batteria a determina se o motô o reçeive unna corrente assæ pe-a mascima torsion.

Un pacco de battëie con 400V e 20mΩ rexistensa interna peuan in teoria consegnâ in teoria a potensa de çimma de 8MW. O mæximo pacchetto con unna rexistensa à 80mΩ o cazze à 2MW{{6}a reduçion da capaçitæ de prestaçioin.

Comme redue a rescistensa interna

A comprenscion da rexistensa interna a pòrta à de strategie pe l’ottimizzaçion segge à livello de progettaçion che à di livelli operativi.

Megioamenti de progettaçion de battëie

scheda e materia: Utilizzâ di materiali d’elettrodo de l’erta erta conduttivitæ con unna bassa polarizzaçion. Single{{2 ].

L’ottimizzaçion di elettroliti: Basso elettroliti d’elettroliti iònichi co-a conduttivitæ iònica reduxan a-o minimo a rexistensa iònica. I additivi avansæ megioan a umiditæ e o traspòrto di ioin.

Architettua de elettrodo: I elettrodi de livello reduxan e distanse de diffuxon. O progetto de collettô de corrente ottimizzou o redue a rescistensa elettrònica. A corretta compascion a l'equilibbra a denscitæ contra a mobilitæ di ioin.

tennologie de parte: I separatoî de livello con unna poroxitæ ciù erta reduxan a rescistensa tanto che mantëgnan a seguessa. I separatoî de porçellaña de porçellaña megioan a stabilitæ termica sensa un aumento de rescistensa eccescivo.

Strategie operative

Controllo da temperatua: Mantegnî e battëie inte l'intervallo de temperatua ottimale (15{1}35 graddi pe-a ciù parte do litio-çion). A gestion termica attivo a prevëgne tanto a rexistensa a-a temperatua freida a l’aumenta comme l’invegiamento accelerou da-o cado.

Gestion de conseggio: Schivâ i stati de tenscion estrema. Mantegnî e battëie tra o 20{ {2}80% de carrega de carrega quande se peu pe redue a-o minimo a crescita de rescistensa induta da-o stress.

Di limiti d'ancheu: Respettâ e speçificaçioin. I tasci de descharge eccescivi crean a polarizzaçion e accelerâ a degraddaçion. Pe-a longevitæ, limitamente o descharge sostegnuo à di tasci de 1-2C.

I megio periodi: Permette a-i gradienti de conçentraçion de equalizzâ dòppo de carreghe pesante. A tenscion a se repiggia de mainea scignificativa dòppo che 30-60 segondi de repòso, tanto che a polarizzaçion de conçentraçion a se deslengua.

Manutençion e monitoraggio

I scistemi de gestion de battëie intelligente monitoran delongo a rexistensa interna comme indicatô de sanitæ. L’aumento di valoî de rescistensa o l’attiva i avvertimenti primma che a prestaçion a se pezoa de forma notevole.

Pe-i pacchetti de battëie, a correspondensa de çellole a vëgne fondamentale. Se e çellole individuale sviluppan unn’erta rescistensa, vëgnan à ëse di colli de bottiglia che limitan a prestaçion do pacchetto. I test regolari s’identifica e çellole debole primma d’influensâ tutto o pacchetto.

A giusta manutençion da connescion a l'impedisce a-a rexistensa azzonte de contatto. Inte di pacchetti de battëia de veicoli grendi, e connescioin sciortie peuan azzonze ciù miliohm{1} Ispeçion periòdichi e verifica de torsion mantëgnan de connescioin basse-rexistansa.

Rescistensa interna comme indicatô de sanitæ

O stato de sanitæ de battëie (SoH) o l’é in relaçion fortemente co-a rescistensa interna. Da maniman che e battëie, a capaçitæ a se scenta, tanto che a rexistensa a l'é cresciua- ch'a l'indica a degraddaçion. A rexistensa interna a l'öfre di avvantaggi pe-a valutaçion da sanitæ:

Non- invaxiva: A mesuaçion da rescistensa a domanda solo di impulsi de corrente curti, no di çicli de descharge completiLesto: Resultati disponibili inte di segondi contra oe pe-e preuve de capaçitæSenscibile: I cangiamenti de rescistensa de spesso compariscian avanti da perdia de capaçitæ scignificativaPrevixon: E tendense de rescistensa preveddan a vitta utile

E reçerche mostran che a rexistensa interna a peu prevedde a fin da batteria{{0}f{1 ]. I modelli d'imprendimento automatico formæ in scê previxoin basæ in sciâ dinamica de rescistensa ex-a capaçitæ de-.

Pe-e batterie de litio, a rexistensa a l’accresce pöcassæ lineare co-o numero de çiclo fin à quande a s’avvexiña a-a fin. Unna neuva çellola ch’a comensa à 30mΩ a porrieiva razzonze 50mΩ à 500 çicli e 100mΩ à 1000 çicli avanti de accelerâ à 150mΩ à 1200 çicli.

I standard de l’industria pe-o sòlito definiscian a fin da batteria Pe-a batteria en a vitta à l’80% de capaçitæ ch’arrestan ò o 200% da rexistensa interna à l’incomenso, quello ch’o l’avvëgne primma. Tante battëie arrivan a-o livello de rescistensa avanti do livello de capaçitæ, con rende a rexistensa unna metrica de sanitæ ciù conservatoa.

Domande frequente

Quæ a l’é a differensa tra a rexistensa interna AC e DC?

E mesue d’AC de rexistensa interna a mesua pe-o ciù a rexistensa ohmica pe mezo di segnæ d’erta-frequensa (pe-o sòlito 1kHz) che no permettan a-i effetti de polarizzaçion. A rexistensa interna DC a cattua a rexistensa totale, compreiso a polarizzaçion con applicâ de carreghe de corrente sostegnue. I valoî de DC pe-o sòlito passan i valoî de l’AC do 20-50% perché comprendan unna rescistensa a-a polarizzaçion dinamica.

A rexistensa interna a peu ëse reduta dòppo ch’a l’aumenta?

Dòppo che a degraddaçion strutturale a l’avvëgne{{0}SEI crescita do seu, a perdia de materiale attiva ò a decompoxiçion de l’elettrolito en unna rexistensa a-a rexistensa a l’é permanente. À tutti i mòddi, a rexistensa temporanea a l’aumenta da-a polarizzaçion da conçentraçion, da-a bassa temperatua ò da-a contaminaçion de vòtte a peu vegnî inversâ pe mezo de çicli de condiçionamento giusti ò un trattamento termico. A sostituçion de l’elettrolito fresco durante o renovamento a peu restörâ quarche prestaçion.

Perché çerte battëie se senten cade into tempo de l'uso?

A generaçion de cado da-a rescistensa interna a pròvoca de battëie a-o cado durante a descharge. A potensa desmentegâ comme o cado o l’é pægio a-o quaddrou da rexistensa a-i tempi de corrente (I2R). E corrente de descharge ciù erte generan esponençialmente ciù cado. Un disegno de battëia 10A con unna rexistensa 0.1Ω o genera 10W de cado p{{6 ].

Quante bassa rescistensa interna a peu ëse realisticamente?

A fixica a l’impòñe di limiti fondamentali basæ in sciâ conduttivitæ materiale e in sciâ cinetica elettrochimica. E çellole modifiche de litio moderne en 20-30mΩ pe mezo do design ottimizzou. Ancon de atre reduçioin an de beseugno de di materiali de progresso ò de architettue de çellole radicalmente despæge. I minimi teòrichi existan pöcassæ 10-15mΩ in sciâ base di limiti tecnologichi d’ancheu.

Referimento

Bulletina Tecnica energizzante (2005). Rescistensa interna interna de battëie

Çentro d'apprendimento BioLogico (2024). Serie pe-a rescistensa interno

Wikipedia. Rescistensa interna (Aggiornou o zenâ do 2025)

L'Universcitæ de battëia. Comme a rescistensa a-a rescistensa interno a l'à l'effetto

x{{0}zingenitô.org. Comme carcolâ a rescistaçion Interno de unna çellola de battëie

Rappòrti scientifichi da natua (2018). Studio da scâ de tempo de mesuaçion in sciâ rescistensa interna

Corpoaçion de Hioki. Litio- Principâ de Rescistensa interna.