Neste post tentamos investigar a resistência interna da bateria e tentamos aprender as características críticas envolvidas com este parâmetro da bateria.
O que é 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; a saber: resistência eletrônica e resistência iônica. A resistência eletrônica em conjunto com a resistência iônica é convencionalmente denominada como a resistência efetiva total
A resistência electrónica permite aceder 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 dentro da fração inicial de milissegundos após uma 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.
Tais resultados de polarização iniciam de forma bastante lenta em comparação com a resistência eletrônica que somam a 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 a resistência oferecida à passagem de CA através de um determinado loop. Como consequência da frequência relativamente alta de 1000 Hz, algum grau de resistência iônica provavelmente pode não ser totalmente registrado.
Na maioria dos casos, a significância da impedância de 1000 Hz estará abaixo do valor geral da resistência efetiva 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 faz uso de um procedimento de introdução de uma bateria em questão em um dreno de fundo moderado para que a descarga seja estabilizada antes de iniciar a pulsação com uma carga mais significativa, por cerca de 100 milissegundos.
Calculando a resistência efetiva
Com a ajuda da “Lei de Ohms”, a resistência efetiva total é facilmente avaliada dividindo a diferença de tensão pela diferença de corrente. Referindo-se 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 observada como 0,107 Volts, indicando assim uma resistência efetiva total de 0,107 Volts / 500mA ou 0,214 Ohms.
As resistências efetivas características das novas baterias cilíndricas alcalinas Energizer (através de um dreno de estabilização de 5 mA e imediatamente com um pulso de 505 mA, 100 milissegundos) podem ser esperadas em torno de 150 a 300 miliohms, conforme determinado pela dimensão relativa.
O que é Flash Amps
Os amplificadores de flash também são 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 por curto-circuito elétrico em uma bateria com um resistor de 0,01 ohm por algum tempo dentro de 0,2 segundos e registrando a tensão do circuito fechado. A circulação de corrente através do resistor pode ser determinada por meio da Lei de Ohms e dividindo a tensão do circuito fechado por 0,01 ohms.
A tensão de circuito aberto antes do teste é dividida pelos amperes de flash para obter uma aproximação da resistência interna.
Considerando que os Flash Amps não podem ser facilmente determinados e o OCV pode ser calculado em várias condições, essa 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 juntamente com a taxa de drenagem de corrente.
Informações gerais de queda de tensão inicial sob carga são tipicamente estimadas multiplicando-se 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 drenada a uma taxa de 1 amp.
Então pela lei de Ohms:
V = I x R = 1 x 0,1 = 0,1 Volts
Se considerarmos a tensão de circuito aberto como 1,6 V, a tensão de circuito fechado esperada da bateria pode ser escrita como:
1,6 – 0,1 = 1,5V.
Como as resistências internas aumentam
De um modo geral, a resistência interna aumentará no decorrer da descarga causada pelos componentes ativos da bateria em uso.
Dito isto, a taxa de variação ao longo da descarga não é uniforme. A composição química da bateria, a intensidade da descarga, a taxa de dissipação e a idade da bateria podem afetar facilmente a resistência interna durante a descarga.
Condições de inverno 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 aumentaria à medida que as temperaturas ao redor 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 sob condições de carga reconhecidas.
As conquistas podem ser afetadas pela abordagem, configurações e restrições climáticas. A resistência interna de uma bateria precisa ser considerada uma regra geral genérica e não uma magnitude precisa sempre que for aplicada à queda de tensão estimada para uma determinada aplicação.
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