O que é a resistência interna da bateria

Neste post tentamos investigar a resistência interna da bateria e tentar aprender as características críticas envolvidas com este parâmetro da bateria.

O que é a resistência interna da bateria

A resistência interna (IR) de uma bateria é basicamente o nível de oposição à passagem de elétrons ou corrente através da bateria em um circuito fechado. Existem basicamente dois fatores que influenciam a resistência interna de uma determinada bateria: resistência eletrônica e resistência iônica. A resistência eletrônica em conjunto com a resistência iônica é convencionalmente denominada como a resistência efetiva total

A resistência eletrônica permite o acesso à resistividade dos componentes práticos que podem incluir as tampas metálicas e outros materiais associados relevantes e também, em que nível esses materiais podem estar em contato físico entre si.

O resultado dos parâmetros acima relacionados à geração da resistência efetiva total pode ser rápido e pode ser testemunhado na fração inicial de milissegundos após a bateria ser submetida a uma carga.

O que é resistência iônica

A resistência iônica é a resistência à passagem de elétrons dentro da bateria como resultado de uma infinidade de parâmetros eletroquímicos que podem incluir condutividade do eletrólito, fluxo de íons e seção transversal da superfície do eletrodo.

Esses resultados de polarização iniciam de forma bastante lenta em comparação com a resistência eletrônica, que se soma à resistência efetiva total, geralmente ocorrendo alguns milissegundos após uma bateria ser influenciada sob carga.

Uma avaliação de teste de impedância de 1000 Hz é frequentemente implementada para indicar a resistência interna. A impedância é referida como resistência oferecida à passagem de CA por um determinado circuito. Como consequência da frequência relativamente alta de 1000 Hz, algum grau da resistência iônica provavelmente pode não ser totalmente registrado.

Na maioria dos casos, a significância da impedância de 1000 Hz estará abaixo do valor de resistência efetiva geral para a bateria relevante em questão. Uma verificação de impedância em uma faixa selecionada de frequências pode ser tentada para permitir uma exibição precisa da resistência interna.

Efeito da resistência iônica

O efeito de uma resistência eletrônica e iônica pode ser identificado quando a configuração é testada com uma verificação de entrada de pulso duplo. Este teste utiliza um procedimento de introdução de uma bateria em questão em um dreno de fundo moderado, de modo que a descarga seja primeiro estabilizada antes que a pulsação seja iniciada com uma carga mais significativa, por cerca de 100 milissegundos.

Calculando a resistência efetiva

Com a ajuda da “Lei dos Ohms”, a resistência efetiva total é facilmente avaliada dividindo a diferença de tensão pela diferença de corrente. Com referência à avaliação mostrada na (fig. 1), com uma carga de estabilização de 5 mA em conjunto com um pulso de 505 mA, a diferença de corrente é de 500 mA. Se a tensão se desviar de 1,485 para 1,378, a tensão delta pode ser testemunhada como 0,107 Volts, indicando assim uma resistência efetiva total de 0,107 Volts / 500mA ou 0,214 Ohms.

As resistências efetivas características de baterias cilíndricas alcalinas Energizer novas (através de um dreno de estabilização de 5 mA e imediatamente com um pulso de 505 mA, 100 milissegundos) podem ser esperadas em cerca de 150 a 300 miliohms, conforme determinado pela dimensão relativa.

O que é Flash Amps

Os flash amps são adicionalmente incorporados para induzir uma aproximação da resistência interna. Os amplificadores de flash são entendidos como a corrente máxima que uma bateria pode fornecer por um tempo significativamente menor.

Este teste às vezes é realizado colocando eletricamente em curto uma bateria com um resistor de 0,01 ohm por algo dentro de 0,2 segundos e registrando a tensão do circuito fechado. A circulação da corrente através do resistor pode ser determinada por meio da Lei dos Ohms e dividindo a tensão do circuito fechado por 0,01 ohms.

A tensão de circuito aberto antes do teste é dividida pela amperagem do flash para obter uma aproximação da resistência interna.

Considerando que Flash Amps não pode ser fácil de determinar perfeitamente e OCV pode ser calculado em várias condições, esta forma de medição precisa ser aplicada apenas para obter uma aproximação genérica da resistência interna.

A queda de tensão de uma bateria sob carga pode ser relativa à resistência efetiva total junto com a taxa de drenagem de corrente.

Informações gerais de queda de tensão inicial sob carga são normalmente estimadas multiplicando a resistência efetiva total pelo dreno de corrente submetido à bateria.

Digamos que uma bateria com resistência interna de 0,1 ohms seja descarregada ou esgotada a uma taxa de 1 amp.
Então, de acordo com a lei de Ohms:

V = I x R = 1 x 0,1 = 0,1 Volts

Se considerarmos que a tensão de circuito aberto é de 1,6 V, então a tensão de circuito fechado esperada da bateria pode ser escrita como:

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

Como as resistências internas aumentam

De um modo geral, a resistência interna vai aumentar no decurso da descarga causada pelos componentes ativos da bateria colocada em uso.

Dito isso, a taxa de variação ao longo da descarga não é uniforme. A composição química da bateria, a intensidade de descarga, a taxa de dissipação e a idade da bateria podem facilmente afetar a resistência interna durante a descarga.

As condições invernais podem resultar em tendências eletroquímicas que se materializam dentro da bateria para desacelerar, resultando na redução da atividade iônica no eletrólito. Eventualmente, a resistência interna ficaria maior à medida que as temperaturas circundantes diminuíssem

O gráfico (fig. 2) demonstra o resultado da temperatura na resistência efetiva total de uma bateria alcalina Energizer E91 AA nova. Em geral, a resistência interna pode ser determinada de acordo com a queda de tensão da bateria em condições de carga reconhecidas.

As realizações podem ser afetadas pela abordagem, configurações e também pelas restrições climáticas. A resistência interna de uma bateria deve ser considerada como uma regra geral genérica, e não como uma magnitude precisa, sempre que é aplicada à queda de tensão estimada para uma determinada aplicação.