Pilin İç Direnci Nedir?

Bu yazıda pilin iç direncini araştırmaya ve bu pil parametresiyle ilgili kritik özellikleri öğrenmeye çalışıyoruz.

Pilin İç Direnci Nedir?

Bir pilin iç direnci (IR), temelde elektronların veya akımın pilden kapalı bir döngüde geçişine karşı olan karşıtlık seviyesidir. Belirli bir pilin iç direncini etkileyen temelde iki faktör vardır: elektronik direnç ve iyonik direnç. İyonik dirençle birlikte elektronik direnç, geleneksel olarak toplam etkili direnç olarak adlandırılır.

Elektronik direnç, metalik kapakları ve diğer ilgili materyalleri içerebilen ve ayrıca bu materyallerin birbirleriyle fiziksel temas halinde olabilecekleri seviyede pratik bileşenlerin direncine erişime izin verir.

Toplam etkili direncin üretilmesiyle ilgili yukarıdaki parametrelerin sonucu hızlı olabilir ve bir pil bir yüke maruz kaldıktan sonraki milisaniyenin ilk birkaç kesri içinde görülebilir.

İyonik Direnç nedir

İyonik direnç, elektrolit iletkenliği, iyon akışı ve elektrot yüzey kesiti dahil olabilecek çok sayıda elektrokimyasal parametrenin bir sonucu olarak pil içindeki elektron geçişine karşı dirençtir.

Bu tür polarizasyon sonuçları, toplam etkili dirence ekleyen elektronik dirençle karşılaştırıldığında oldukça yavaş bir şekilde başlar, genellikle bir pil yük altında etkilendikten birkaç milisaniye sonra gerçekleşir.

Dahili direnci belirtmek için genellikle 1000 Hz empedans testi değerlendirmesi uygulanır. Empedans, belirli bir döngüden AC geçişine sunulan direnç olarak adlandırılır. 1000 Hz'lik nispeten yüksek frekansın bir sonucu olarak, bir dereceye kadar iyonik direnç muhtemelen tamamen kaydedilemeyebilir.

Çoğu durumda, 1000 Hz empedans önemi, söz konusu pil için genel etkin direnç değerinin altında olacaktır. İç direncin doğru bir şekilde görüntülenmesini sağlamak için seçilen bir frekans aralığında bir empedans kontrolü denenebilir.

İyonik Direncin Etkisi

Bir elektronik ve iyonik direncin etkisi, kurulum bir çift darbeli giriş doğrulamasıyla test edildiğinde belirlenebilir. Bu test, söz konusu bir bataryayı bastırılmış bir arka plan boşalması üzerine yerleştirme prosedürünü kullanır, böylece boşaltma ilk olarak yaklaşık 100 milisaniye için daha önemli bir yükle başlatılmadan önce stabilize edilir.

Etkili Direncin Hesaplanması

“Ohm Yasası” yardımıyla gerilim farkının fark akımına bölünmesiyle toplam efektif direnç kolayca değerlendirilir. 505 mA puls ile bağlantılı olarak 5 mA stabilizasyon yükünde (şekil 1) gösterilen değerlendirmeye atıfta bulunarak, akımdaki fark 500 mA'dır. Voltaj 1.485'ten 1.378'e saparsa, delta voltajı 0.107 Volt olarak tanınabilir, böylece 0.107 Volt / 500mA veya 0.214 Ohm'luk bir toplam etkili direnç gösterir.

Yepyeni Energizer alkalin silindirik pillerin karakteristik etkili dirençlerinin (5 mA stabilizasyon drenajı yoluyla ve hemen 505 mA, 100 milisaniye darbeli), göreceli boyut tarafından belirlendiği üzere yaklaşık 150 ila 300 miliohm olması beklenebilir.

Flash Amp nedir

Flaş amplifikatörleri ayrıca dahili direncin bir yaklaştırılmasını sağlamak için Dahil edilmiştir. Flaş amplifikatörleri, bir pilin önemli ölçüde daha kısa bir süre için sağlaması beklenebilecek maksimum akım olarak anlaşılır.

Bu test bazen 0,01 ohm dirençli bir pilin 0,2 saniye içinde bir yerde elektriksel olarak kısa devre yaptırılması ve kapalı devre voltajının kaydedilmesi ile gerçekleştirilir. Direnç üzerinden akım sirkülasyonu, Ohm Yasası ile ve kapalı devre voltajını 0.01 ohm'a bölerek belirlenebilir.

Testten önceki açık devre voltajı, yaklaşık bir dahili direnç elde etmek için flaş amperlerine bölünür.

Flaş Amp'lerin mükemmel bir şekilde belirlenmesinin kolay olmadığı ve OCV'nin birçok koşulda hesaplanabileceği düşünüldüğünde, bu ölçüm yönteminin yalnızca genel bir iç dirence yaklaşımı elde etmek için uygulanması gerekir.

Yük altındaki bir pilin voltaj düşüşü, akım boşaltma hızı ile birlikte toplam etkili dirence göreceli olabilir.

Yük altında ilk voltaj düşüşüne ilişkin genel bilgiler, tipik olarak, toplam etkin direncin aküye maruz kalan akım boşalmasıyla çarpılmasıyla tahmin edilir.

Diyelim ki iç direnci 0,1 ohm olan bir pil 1 amper oranında deşarj veya boşalmış durumda.
O zaman Ohm yasasına göre:

V = I x R = 1 x 0.1 = 0.1 Volt

Açık devre voltajının 1.6V olduğunu düşünürsek, battreyin beklenen kapalı devre voltajı şöyle yazılabilir:

1,6 - 0,1 = 1,5V.

İç Dirençler Nasıl Artar?

Genel anlamda, kullanıma alınan batarya içindeki aktif bileşenlerin neden olduğu deşarj sırasında iç direnç artacaktır.

Bunu söyledikten sonra, deşarj boyunca değişim oranı tek tip değildir. Pilin kimyasal bileşimi, deşarj yoğunluğu, dağılma hızı ve pilin yaşı, deşarj sırasında dahili direnci kolayca etkileyebilir.

Kış koşulları, pil içinde gerçekleşen elektrokimyasal eğilimlerin yavaşlamasına ve bu da elektrolit içindeki iyon aktivitesinin azalmasına neden olabilir. Sonunda, çevre sıcaklıkları düştükçe iç direnç yükselecektir.

Grafik (şekil 2), yepyeni bir Energizer E91 AA alkalin pilin toplam etkili direnci üzerindeki sıcaklığın sonucunu göstermektedir. Genel olarak, dahili direnç muhtemelen, bilinen yük koşulları altında pilin voltaj düşüşüne göre belirlenebilir.

Başarılar, yaklaşım, ortamlar ve iklimsel kısıtlamalardan etkilenebilir. Bir pilin iç direncinin, belirli bir uygulama için tahmini voltaj düşüşüne uygulandığında doğru bir büyüklükten ziyade genel bir kural olarak görülmesi gerekir.