Mikä on litiumakun sisäinen vastus?
Kun virta kulkee akun sisäpuolen läpi, se kohtaa vastuksen, mikä aiheuttaa akun käyttöjännitteen laskun. Tätä vastusta kutsutaan akun sisäiseksi resistanssiksi. Akun sisäisestä resistanssista johtuen napajännite on pienempi kuin sähkömotorinen voima ja avoimen -piirin jännite purkauksen aikana. Latauksen aikana liittimen jännite on suurempi kuin sähkömotorinen voima ja avoimen-piirin jännite. Akun sisäinen vastus on erittäin tärkeä kemiallisen virtalähteen parametri. Se vaikuttaa suoraan akun käyttöjännitteeseen, käyttövirtaan, lähtöenergiaan ja tehoon. Käytännöllisen kemiallisen virtalähteen tapauksessa mitä pienempi sisäinen vastus, sitä parempi.
Akun sisäinen vastus ei ole vakio; se vaihtelee purkauksen aikana riippuen aktiivisen materiaalin koostumuksesta, elektrolyyttipitoisuudesta, akun lämpötilasta ja purkausajasta. Akun sisäinen vastus sisältää ohmisen sisäisen resistanssin (R°) ja polarisaatiosisäisen resistanssin (Rf), jotka elektrodit osoittavat sähkökemiallisten reaktioiden aikana. Näiden kahden summaa kutsutaan akun sisäiseksi kokonaisresistanssiksi (Rw).
Ohminen sisäinen vastus koostuu pääasiassa elektrodimateriaalien, elektrolyytin, erottimen sisäisestä resistanssista ja eri komponenttien kosketusresistanssista. Se liittyy pariston kokoon, rakenteeseen, elektrodien muodostusmenetelmään (esim. tahna--tyyppiset ja putkimaiset elektrodit lyijy-happoakuissa ja laatikko--tyyppiset ja sintratut elektrodit alkaliparistoissa) ja kokoonpanon tiiviyteen. Ohminen sisäinen vastus noudattaa Ohmin lakia.
Polarisaation sisäinen vastus tarkoittaa sisäistä vastusta, joka aiheutuu kemiallisen teholähteen positiivisen ja negatiivisen elektrodin välisestä polarisaatiosta sähkökemiallisen reaktion aikana. Se on sähkökemiallisen polarisaation ja keskittymisen aiheuttamien vastusten summa
polarisaatio.
Polarisaatiovastus liittyy aktiivisen materiaalin luonteeseen, elektrodirakenteeseen ja akun valmistusprosessiin, erityisesti akun käyttöolosuhteisiin; purkausvirralla ja lämpötilalla on merkittävä vaikutus. Suuren virrantiheyden purkauksen aikana sekä sähkökemiallinen polarisaatio että konsentraatiopolarisaatio lisääntyvät, mikä mahdollisesti jopa aiheuttaa negatiivisen elektrodin passivoitumisen, mikä lisää polarisaation sisäistä vastusta. Alhaiset lämpötilat vaikuttavat haitallisesti sähkökemialliseen polarisaatioon ja ionien diffuusioon; siksi akun sisäinen polarisaatiovastus kasvaa myös alhaisessa-lämpötilassa. Siksi polarisaatiovastus ei ole vakio, vaan se muuttuu purkausnopeuden, lämpötilan ja muiden olosuhteiden mukaan.
Akun sisäisen resistanssin analyyttinen lauseke on seuraava:
Kaavassa bE (iₐ,τ,C) Iₐ⁻¹-Akun polarisaatiovastus;
b-Akun napajännitteen vaihtelukerroin suhteessa akun napajännitteeseen E nimelliskapasiteettiolosuhteissa, kun akkua ladataan ja puretaan virralla Iₐ;
Rₑₗ(τ,C)-Elektrolyytin resistanssi;
Rₑ(C)-Elektrodin vastus. Elektrolyytin resistanssi R6 ja elektrodin vastus R6 ovat kääntäen verrannollisia akun hetkelliseen kapasiteettiin;
iₐ, τ, C-Akun lataus- ja purkuvirta, lämpötila ja kapasiteetin tila sillä hetkellä.
Akun sisäinen vastus on suhteellisen pieni ja usein merkityksetön monissa käyttöolosuhteissa. Sähköajoneuvojen akut toimivat kuitenkin usein suuressa virrassa ja syväpurkausolosuhteissa, mikä johtaa merkittävään sisäisen vastuksen aiheuttamaan jännitteen laskuun. Tässä tapauksessa sisäisen vastuksen vaikutusta koko piiriin ei voida jättää huomiotta.
