Wenn Sie einen neuen Lithium-Ionen-Akku, beispielsweise der Größe 18650, mit einer Nennkapazität von 2500 mAh nehmen, bringen Sie dessen Spannung auf genau 3,7 Volt und schließen Sie ihn dann an eine aktive Last in Form eines 10-Watt-Widerstands mit Nennwert an von R = 1 Ohm, welchen Wert hat dann die Konstante des Stroms, den wir voraussichtlich durch diesen Widerstand messen werden?

Was passiert dort im ersten Moment, bis sich die Batterie praktisch zu entladen beginnt? Gemäß dem Ohmschen Gesetz müssten 3,7 A vorhanden sein, da i=U/R=3,7/1 = 3,7[A]. Tatsächlich wird der Strom etwas geringer sein, nämlich im Bereich von I = 3,6A. Warum wird das passieren?

Der Grund dafür ist, dass nicht nur der Widerstand, sondern auch die Batterie selbst eine gewisse hat innerer Widerstand, da chemische Prozesse darin nicht sofort ablaufen können. Wenn Sie sich eine Batterie in Form eines echten Zweipolnetzwerks vorstellen, dann beträgt ihre EMF 3,7 V, zusätzlich gibt es noch einen Innenwiderstand r, der in unserem Beispiel etwa 0,028 Ohm beträgt.

Wenn man nämlich die Spannung an einem an der Batterie angeschlossenen Widerstand von R = 1 Ohm misst, beträgt sie etwa 3,6 V und am Innenwiderstand r der Batterie fallen somit 0,1 V ab. Das heißt, wenn ein Widerstand einen Widerstandswert von 1 Ohm hat, beträgt die an ihm gemessene Spannung 3,6 V, daher ist der Strom durch den Widerstand gleich I = 3,6 A. Wenn dann u = 0,1 V an die Batterie gingen und unser Stromkreis in Reihe geschlossen ist, beträgt der Strom durch die Batterie I = 3,6 A, daher ist ihr Innenwiderstand gemäß dem Ohmschen Gesetz gleich r = u / I = 0,1/3,6 = 0,0277 Ohm.

Was bestimmt den Innenwiderstand einer Batterie?

In Wirklichkeit der Innenwiderstand von Batterien verschiedene Typen ist nicht immer konstant. Sie ist dynamisch und hängt von mehreren Parametern ab: vom Laststrom, von der Batteriekapazität, vom Ladezustand der Batterie sowie von der Temperatur des Elektrolyten im Inneren der Batterie.

Je höher der Laststrom, desto geringer ist in der Regel der Innenwiderstand der Batterie, da in diesem Fall die Ladungsübertragungsvorgänge im Elektrolyten intensiver sind, mehr Ionen an dem Prozess beteiligt sind und sich die Ionen aktiver hineinbewegen der Elektrolyt von Elektrode zu Elektrode. Bei relativ geringer Belastung ist auch die Intensität chemischer Prozesse an den Elektroden und im Batterieelektrolyten geringer, wodurch der Innenwiderstand größer erscheint.

Batterien mit größerer Kapazität haben eine größere Elektrodenfläche, was bedeutet, dass die Wechselwirkungsfläche zwischen den Elektroden und dem Elektrolyten größer ist. Folglich sind mehr Ionen am Ladungsübertragungsprozess beteiligt, mehr Ionen erzeugen einen Strom. Ein ähnliches Prinzip wird demonstriert: Je größer die Kapazität, desto mehr Ladung kann in der Nähe einer bestimmten Spannung verwendet werden. Je höher also die Batteriekapazität, desto geringer ist ihr Innenwiderstand.

Lassen Sie uns nun über die Temperatur sprechen. Jede Batterie hat ihren eigenen sicheren Betriebstemperaturbereich, innerhalb dessen Folgendes gilt. Je höher die Temperatur der Batterie ist, desto schneller erfolgt die Diffusion der Ionen im Elektrolyten. Daher ist bei einer höheren Betriebstemperatur der Innenwiderstand der Batterie geringer.

Erste Lithiumbatterien, das keinen Schutz vor Überhitzung hatte, explodierte dadurch sogar, da der durch den schnellen Zerfall der Anode (infolge einer schnellen Reaktion darauf) gebildete Sauerstoff zu aktiv freigesetzt wurde. Auf die eine oder andere Weise zeichnen sich Batterien durch fast aus lineare Abhängigkeit Innenwiderstand gegenüber der Temperatur im Bereich akzeptabler Betriebstemperaturen.

Wenn sich die Batterie entlädt, nimmt ihre aktive Kapazität ab, da die Menge an Wirkstoff in den Platten, die noch an der Stromerzeugung beteiligt sein kann, immer geringer wird. Dadurch wird der Strom immer geringer und dementsprechend steigt der Innenwiderstand. Je stärker der Akku geladen ist, desto geringer ist sein Innenwiderstand. Das bedeutet, dass bei Entladung des Akkus dessen Innenwiderstand größer wird.

Der Innenwiderstand liefert wertvolle Informationen über die Batterie, die anzeigen können, wann sie das Ende ihrer Lebensdauer erreicht. Dies gilt insbesondere für elektrochemische Systeme basierend auf Nickel. Der Widerstand ist nicht der einzige Leistungsindikator; er kann zwischen den Chargen durchaus um 5–10 Prozent variieren Blei-Säure-Batterien, insbesondere für den stationären Einsatz. Aufgrund dieser großen Toleranz funktioniert die widerstandsbasierte Methode am besten, wenn die Messwerte einer bestimmten Batterie zum Zeitpunkt ihres Zusammenbaus mit nachfolgenden Zeiträumen verglichen werden. Serviceteams empfehlen bereits, während der Installation jedes Element oder jede Batterie als Ganzes zu messen, um den Alterungsprozess weiter zu überwachen.

Es gibt die Meinung, dass der Innenwiderstand mit der Kapazität zusammenhängt, aber das stimmt nicht. Beständigkeit moderner Bleisäure und Lithium-Ionen-Batterien bleibt über den Großteil der Lebensdauer auf dem gleichen Niveau. Durch spezielle Zusätze zum Elektrolyten wird das Problem der inneren Korrosion, die mit dem Innenwiderstand zusammenhängt, reduziert. Abbildung 1 zeigt die Kapazitätsreduzierung beim Zyklieren im Verhältnis zum Innenwiderstand einer Lithium-Ionen-Batterie.

Abbildung 1: Zusammenhang zwischen Kapazität und Widerstand im Verhältnis zur Anzahl der Lade-/Entladezyklen. Der Widerstand gibt keinen Aufschluss über den Zustand einer Batterie und bleibt während der Nutzung und Alterung oft auf dem gleichen Niveau.

Zyklische Tests Lithium-Ionen-Batterien wurden mit C-Rating 1C durchgeführt:
Laden: 1.500 mA bis 4,2 V bei 25 °C
Entladung: 1.500 mA bis 2,75 V bei 25 °C

Was ist Widerstand?

Bevor Sie lernen verschiedene Methoden Bei der Messung des Innenwiderstands von Elektrobatterien schauen wir uns an, was elektrischer Widerstand ist und was der Unterschied zwischen einfachem Widerstand (R) und Impedanz (Z) ist. R ist der Widerstand des Stoffes gegen den Durchgang elektrischer Strom und Z umfasst die reaktive Komponente, die Geräten wie Spulen und Kondensatoren innewohnt. Beide werden in Ohm (Ohm) gemessen, einer Maßeinheit, die nach dem deutschen Physiker Georg Simon Ohm benannt ist, der von 1798 bis 1854 lebte. (1 Ohm führt zu einem Spannungsabfall von 1 V bei 1 A Strom). Die elektrische Leitfähigkeit kann auch in Siemens (S) gemessen werden. Die Kombination aus Widerstand und Impedanz wird als Reaktanz bezeichnet. Lass es mich erklären.

Der elektrische Widerstand einer normalen Last, beispielsweise eines Heizelements, hat keine Blindkomponente. Spannung und Strom fließen darin im Gleichklang – es gibt keine Phasenverschiebungen. Der elektrische Widerstand, der durch den Widerstand des vom Strom durchflossenen Materials verursacht wird, ist für Gleichstrom (DC) und Wechselstrom (AC) im Wesentlichen gleich. Der Leistungsfaktor beträgt Eins, was die genaueste Messung des Stromverbrauchs ermöglicht.

Die meisten elektrischen Lasten sind immer noch reaktiv und können kapazitive (Kondensator) und induktive (Spulen-)Reaktanz umfassen. Die Kapazität nimmt mit zunehmender Frequenz ab Wechselstrom, während die induktive zunimmt. Eine Analogie zur induktiven Reaktanz ist ein Ölstoßdämpfer, der bei schneller Hin- und Herbewegung steif wird.

Eine elektrische Batterie verfügt über Widerstand, Kapazität und Induktion. Alle drei dieser Parameter werden im Konzept der Impedanz zusammengefasst. Die Impedanz lässt sich am besten in der Randle-Schaltung (Abbildung 2) veranschaulichen, die die Widerstände R1 und R2 sowie den Kondensator C enthält. Die induktive Reaktanz wird normalerweise weggelassen, da sie in elektrischen Batterien, insbesondere bei niedrigen Frequenzen, eine untergeordnete Rolle spielt.

Abbildung 2: Randle-Ersatzschaltbild für eine Blei-Säure-Batterie. Der Gesamtwiderstand einer Batterie setzt sich aus dem aktiven Widerstand sowie dem induktiven und kapazitiven Widerstand zusammen. Die Schaltung und die elektrischen Werte sind bei jeder Batterie unterschiedlich.

R1 – äquivalenter Serienwiderstand

R2 – Ladungsübertragungswiderstand

C – Doppelschichtkondensator

Versuche, den Innenwiderstand einer elektrischen Batterie zu messen, sind fast so alt wie die Batterie selbst, und im Laufe der Jahre wurden mehrere Methoden entwickelt, die auch heute noch verwendet werden.

Methode zur Messung des Gleichstromlastwiderstands (DC-Last)

Ohmsche Messungen gehören zu den ältesten und zuverlässigsten Prüfmethoden. Ihre Bedeutung ist eine kurzfristige (eine Sekunde oder etwas länger) Entladung der Batterie. Der Laststrom beträgt bei einer kleinen Batterie 1 A oder weniger, bei einer großen Batterie, beispielsweise einer Starterbatterie, 50 A oder mehr. Das Voltmeter misst die Leerlaufspannung ohne Last und führt dann eine zweite Messung mit angeschlossener Last durch. Anschließend wird mithilfe des Ohmschen Gesetzes der Widerstandswert (Potenzialdifferenz dividiert durch Strom) berechnet.

Lastmessmethode Gleichstrom Funktioniert gut für große stationäre Batterien und die gemessenen Ohmschen Werte sind genau und wiederholbar. Mit hochwertigen Prüfgeräten können Sie Widerstandsmessungen im Bereich von 10 μΩ durchführen. Viele Werkstätten verwenden zur Messung des Widerstands von Starterbatterien Film-Kohlenstoff-Widerstandstester, die erfahrenen Kfz-Mechanikern ein hervorragendes Werkzeug zur Beurteilung der erforderlichen Parameter bieten.

Allerdings weist diese Methode eine Einschränkung auf, da sie die Widerstände R1 und R2 aus der Randle-Schaltung zu einem Widerstand kombiniert und den Kondensator ignoriert (siehe Abbildung 3). „C“ ist die Ersatzschaltkreiskomponente einer elektrischen Batterie und nimmt einen Wert von 1,5 Farad pro 100 Ah an. Im Wesentlichen sieht die DC-Lasterkennungsmethode die Batterie als Widerstand und kann nur die aktive Komponente der elektrochemischen Stromquelle berücksichtigen. Darüber hinaus erhält man mit dieser Methode ähnliche Messwerte gute Batterie, das teilweise geladen ist, und vom Schwachen, das vollständig geladen ist. Eine Feststellung des Leistungsgrades und eine Beurteilung der Leistungsfähigkeit ist in diesem Fall nicht möglich.

Abbildung 3: Methode zur DC-Lastmessung. Die Methode zeigt keine vollständige Übereinstimmung mit Randles Schema. R1 und R2 arbeiten als ein aktiver Widerstand.

Es gibt auch alternative Methode- Zweistufige DC-Lastmessung, wenn zwei aufeinanderfolgende Entladelasten mit unterschiedlicher Stromstärke und -dauer angelegt werden. Zunächst wird der Akku 10 Sekunden lang mit einem niedrigen Strom und anschließend drei Sekunden lang mit einem höheren Strom entladen (siehe Abbildung 4); Anschließend wird der Widerstandswert nach dem Ohmschen Gesetz berechnet. Spannungsanalyse unter zwei unterschiedlichen Belastungsbedingungen liefert Weitere Informationenüber die Batterie, aber die erhaltenen Werte sind streng ohmsch und geben keinen Aufschluss über die Parameter des Leistungsgrades oder der Kapazität. Für Batterien, die Gleichstromlasten versorgen, werden Lastanschlussmethoden bevorzugt.

Methode zur Messung der elektrischen Leitfähigkeit mit Wechselstrom (AC Cunductance)

Elektrische Leitfähigkeitsmessungen zur Bewertung von Starterbatterien wurden erstmals 1975 von Keith Champlin eingeführt und zeigten einen linearen Zusammenhang zwischen Belastungstests und Leitfähigkeit. Beim Anschluss einer Wechselstromlast mit einer Frequenz von etwa 90 Hz entspricht die kapazitive und induktive Reaktanz einer 70-90-Ah-Blei-Säure-Batterie, was zu einer leichten Phasenverzögerung der Spannung führt, die die Reaktanz minimiert. (Die Frequenz erhöht sich bei einer kleineren Batterie und verringert sich entsprechend bei einer größeren). Wechselstrom-Leitfähigkeitsmessgeräte werden häufig in Autowerkstätten zur Messung des Einschaltstroms eingesetzt. Bei der Einzelfrequenzmethode (Abbildung 5) werden die Komponenten der Randle-Schaltung als eine komplexe Impedanz betrachtet, die als Z-Modul bezeichnet wird.

Abbildung 5: Methode zur Messung der elektrischen Leitfähigkeit von Wechselstrom. Die einzelnen Komponenten der Randle-Schaltung sind zu einem Element zusammengefasst und können nicht einzeln gemessen werden.

Eine weitere gängige Methode ist die Prüfung mit einer Frequenz von 1000 Hz. Diese Frequenz erregt die Batterie und der Widerstand kann mithilfe des Ohmschen Gesetzes berechnet werden. Es ist zu beachten, dass Methoden, die Wechselspannung verwenden, bei der Messung der Reaktanz andere Werte im Vergleich zu Methoden, die auf Gleichspannung basieren, anzeigen und beide Ansätze gültig sind.

Zum Beispiel, Lithium-Ionen-Zelle Der 18650-Rahmen hat einen Widerstand von etwa 36 mOhm bei einer 1000-Hz-Wechselstromlast und etwa 110 mOhm bei einer Gleichstromlast. Da beide oben genannten Angaben angemessen, aber weit voneinander entfernt sind, muss der Verbraucher die Besonderheiten des Batteriebetriebs berücksichtigen. Die DC-Methode liefert wertvolle Daten für Anwendungen mit DC-Lasten wie Heizelementen oder Glühlampen, während die 1000-Hz-Methode die Leistungsanforderungen besser widerspiegelt, die für die Stromversorgung verschiedener digitaler Geräte wie Laptops oder Mobiltelefone optimiert sind, wobei vor allem die kapazitiven Eigenschaften berücksichtigt werden Anzahl der Batterien ist wichtig. Abbildung 6 zeigt die 1000-Hz-Methode.

Abbildung 6: 100-Hz-Methode. Diese Methode liefert Reaktanzwerte. Dies ist die bevorzugte Methode zum Ablesen der Impedanz von Batterien, die digitale Geräte betreiben.

Elektrochemische Impedanzspektrometrie (EIS)

Forschungslabore nutzen die EIS-Methode seit vielen Jahren, um die Leistung elektrischer Batterien zu bewerten. Aber hohe Kosten Geräte, lange Testdauern und der Bedarf an qualifizierten Fachkräften zur Entschlüsselung großer Datenmengen haben den Einsatz dieser Technologie auf Laborbedingungen beschränkt. Das EIS ist in der Lage, R1-, R2- und C-Werte aus der Randle-Schaltung abzuleiten (Abbildung 7). Die Korrelation dieser Daten mit dem Einschaltstrom (Kaltstartstrom) oder der Kapazitätsschätzung erfordert jedoch eine komplexe Modellierung (siehe BU-904: Anleitung). Kapazität messen).

Abbildung 7: Spectro™-Methode. R1, R2 und C werden separat gemessen, was eine möglichst effiziente Beurteilung von Gesundheit und Leistungsfähigkeit ermöglicht.

Durch die Überwachung des Innenwiderstands der Batterie können Sie die Stromquelle funktionsfähig halten lange Zeit. Der Indikator hängt von vielen Parametern ab; es gibt auch eine Vielzahl von Messmethoden.

Batterie für ein Auto.

Diese Eigenschaft einer elektrischen Batterie lässt sich am einfachsten anhand eines Beispiels erklären. Wenn eine neue Autobatterie entnommen wird, beträgt ihre Spannung im voll geladenen Zustand 13 V. Wird sie an einen Verbraucher mit einem Mindestwiderstand von 1 Ohm angeschlossen, stellt sich bei der Messung heraus, dass der Strom nicht 13 A beträgt, sondern ca. 12,2 A.

Dies widerspricht dem Ohmschen Gesetz: I=U/R. Wenn 13 V durch 1 Ohm geteilt werden, sollte das Ergebnis 13 A sein. Dies liegt daran, dass nicht nur die Last, sondern auch das Netzteil selbst einen Widerstand aufweist. Die darin enthaltene Reaktion, bei der Elektrizität entsteht, erfolgt mit einer gewissen Verlangsamung.

Ein Stromabfall beim Anschließen einer Last an eine Stromquelle entsteht auch aufgrund interner Prozesse in der Batterie. Es gibt andere Faktoren, die seinen Innenwiderstand beeinflussen, der sich auf die tatsächliche Stromstärke auswirkt.

Diese Größe, die auch Leitfähigkeit, Impedanz, Bedingung genannt wird, ist niemals konstant. Sie variiert je nach Zustand der Batterie und vielen anderen Umständen.

So überprüfen Sie den Innenwiderstand der Batterie

Es gibt seit langem Instrumente, die den Zusammenhang zwischen Kapazität und innerer Leitfähigkeit zeigen. Sie bewerten:

• Zustand unter Spannungsbelastung bei konstantem Stromwert;
• Wechselstromwiderstand;
• Instrumente zum Vergleich von Spektren.

Alle Methoden liefern lediglich Informationen über den Qualitätszustand der Batterie. Quantitative Indikatoren liegen nicht vor, d. h. es ist nicht möglich, anhand des Innenwiderstands zu beurteilen, wie lange der Akku unter Last durchhält. Es gibt keinen klaren Zusammenhang zwischen Leitfähigkeit und Kapazität.

Es wird empfohlen, regelmäßig Messungen durchzuführen. Damit können Sie den Zustand der Batterie beurteilen und den Kauf einer neuen Batterie planen. Die Praxis hat gezeigt, dass der Wert jedes Jahr um mindestens 5 % steigt. Wenn der Anstieg 8 % übersteigt, bewerten Sie die Betriebsbedingungen und die Belastung. Vielleicht liegt der Grund in ihnen.

Worauf kommt es an?

Der Batterieleitfähigkeitsindikator wird unter Berücksichtigung von EMK, Strom und Last berechnet. Abhängig von den folgenden Bedingungen wird ein bedingter, sich ständig ändernder Wert erhalten:

• physikalische Parameter der Batterie: Größe, Form;
• Gestaltung der Hauptelemente;
• Elektrolytzustände;
• das Vorhandensein von Legierungszusätzen;
• Kontaktstatus.

Einen besonderen Einfluss auf die Impedanz hat die Elektrolytmasse: chemische Zusammensetzung, Konzentration, Betriebstemperaturbedingungen. Abhängigkeit des Innenwiderstands von Netzteilen von der Zusammensetzung des Elektrolyten:

1. Blei-Säure-Batterien haben eine minimale Leistung. Sie sind in der Lage, einen Strom von bis zu 2,5 kA zu liefern, der zum Starten des Verbrennungsmotors erforderlich ist.
2. Unter allen Batterien hat NiCd die niedrigste Impedanz. Es bleibt auch nach 1000 Entlade-Ladezyklen bestehen.
3. NiMH hat zunächst eine höhere Impedanz. Nach 350 Zyklen steigt sie weiter an.
4. Die Eigenschaften von Li-Ionen-Akkus sind besser als die von NiMH, aber schlechter als die von NiCd. Während des Betriebs erhöht sich ihre Impedanz nicht, aber innerhalb von 2 Jahren fällt Li-Ion aus, auch wenn sie nicht verwendet wurde.

Die Aufrechterhaltung einer niedrigen Impedanz ist besonders wichtig für Geräte mit hohem Impulsstromverbrauch, z. B. Mobiltelefone. Wenn Nickelbatterien nicht gewartet werden, steigt ihre Leitfähigkeit dramatisch an.

Wechselstromversorgung

Der einfachste Weg, dauert aber bis zu 2 Stunden. Sie benötigen:

• ein fester Widerstand mit einem bestimmten Wert;
• Begrenzungstransformator;
• Kondensator;
• digitales Voltmeter.

Das letzte Gerät ist möglicherweise das einfachste. Für eine höhere Messgenauigkeit ist eine digitale Anzeige erforderlich.

Trotz der Einfachheit der Methode gibt es Faktoren, die eine zuverlässige Schätzung des Innenwiderstands erschweren. Die Messwerte umfassen aktive und reaktive Parameter und berücksichtigen die Frequenz. Der Einfluss wird durch die im Elektrolyten ablaufenden chemischen Reaktionen ausgeübt.

Konstantlastmethode

Eine Methode, die im Vergleich zur vorherigen häufiger verwendet wird. Gilt für Batterien für Fahrzeuge. Unter Last entladen sie sich innerhalb weniger Sekunden. Mit einem Voltmeter wird die Spannung vor und nach der Entladung aufgezeichnet. Berechnungen erfolgen nach dem Ohmschen Gesetz.

Für alte Batterien ist die Methode nicht geeignet, deren Zustand lässt sich damit nicht bestimmen. Die Belastung wird gemessen.

Kurzpulsmethode

Eine relativ innovative Methode mit folgenden Vorteilen:

1. Der Akku bleibt an Ort und Stelle und schaltet sich nicht ab, wodurch unnötige Arbeit entfällt.
2. Bei der Messung ist die Spannungsänderung kurzfristig, was keinen Einfluss auf die Leistung des Geräts hat.
3. Die benötigte Ausrüstung ist ein Voltmeter.
4. Sie testen regelmäßig, was jedoch keinen Einfluss auf den Zustand der Batterie hat.

Gleichzeitig wird die Kapazität durch den Vergleich neuer und gebrauchter Batterien ermittelt. Dabei werden Stromstärke und Kurzschlüsse berücksichtigt. Die Methode ermöglicht Rückschlüsse auf den Zustand der Batterie.

Abhängigkeit des Batteriezustands vom Innenwiderstand

Sie können Messungen mit selbst zusammengebauten Geräten durchführen, die meisten Menschen bevorzugen jedoch industrielle Geräte. Mit ihnen können Sie den Zustand der Batterie und ihre wichtigsten Eigenschaften beurteilen. Der Markt bietet Produkte mit der notwendigen Funktionalität.

Unter solchen Geräten:

1. Gabeln laden - . Ermöglicht Ihnen, die erforderliche Last einzustellen.
2. Geräte, die helfen, den Batteriestatus mit der Impedanz in Beziehung zu setzen.
3. Spektrummessgeräte, mit denen Sie die Leitfähigkeit bei Wechsel- und Gleichstrom bestimmen können.

Zur Bestimmung des Innenwiderstandes werden verschiedene Messgeräte eingesetzt. Tester liefern Signale, die die Leistung, Kapazität sowie Lade- und Entladezeit des Akkus bestimmen. Die Indikatoren hängen miteinander zusammen, die Abhängigkeit ist jedoch in einigen Fällen größer, in anderen weniger ausgeprägt.

Messung des Innenwiderstands einer Autobatterie

Bei Autobatterien hat der Impedanzwert einen besonderen Einfluss. Wenn das Fahrzeug sowohl in der Stadt als auch auf der Autobahn oder Landstraße aktiv genutzt wird, hat die Impedanz einen großen Einfluss auf die Batterielebensdauer. Durch regelmäßige Tests können Sie feststellen, wann die Betriebstauglichkeit der Batterie erreicht ist.

Parameterbeschreibung

Der Widerstand wird üblicherweise mit R bezeichnet. In einer Autobatterie ist dies die Summe des Ohmschen Widerstands und des Polarisationswiderstands. Das ohmsche R setzt sich wiederum aus Widerständen zusammen, die im Elektrolyten, an den Anschlüssen der Gefäße, an den Kontakten, Elektroden und Separatoren entstehen.

Die Impedanz hängt vom Strom im Inneren der Batterie ab, unabhängig davon, ob sie entladen oder geladen wird. Alle Batterieelemente haben ihre eigene Leitfähigkeit, die variiert.

Verwandte Faktoren

Da die Bauformen der Batterien und die verwendeten Materialien unterschiedlich sind, ist die Leistung nicht gleich. Beispielsweise hat ein positives Gitter einen R, der 10.000 Mal kleiner ist als der des darauf abgeschiedenen Bleis. Im negativen Raster ist der Unterschied nicht wahrnehmbar.

Auch die Technologie zur Herstellung der Elektroden unterscheidet sich, was sich auf die Leistung auswirkt. Dazu gehören: Materialqualität, Kontakte, Design, Vorhandensein von Legierungsbestandteilen.

Der R von Separatoren wird durch die Dicke und Porosität des Materials beeinflusst. Der Widerstand des Elektrolyten hängt von seiner Temperatur und Konzentration ab.

Widerstandsmessung

Eine genaue Messung des Innenwiderstands ist ohne die Verwendung von Entladungskurvendiagrammen nicht möglich. Es wird durch Batterieladung, Belastung und Temperatur beeinflusst. Autoliebhaber haben mehr Freude auf einfache Weise, sodass Sie den Zustand der Stromquelle beurteilen können.

Verwenden Sie eine Lampe aus einem Scheinwerfer, zum Beispiel eine 60-W-Halogenlampe, und einen Tester. LED sollte auf keinen Fall verwendet werden. Glühbirne und Multimeter sind in Reihe mit der Batterie verbunden. Notieren Sie die Messwerte des Voltmeters. Trennen Sie die Last und prüfen Sie die Spannung, die höher ausfällt.

Vergleichen Sie die Messwerte des Messgerätes. Die Berechnung erfolgt: Wenn die Differenz 0,02 V nicht überschreitet, ist der Zustand der Batterie gut – die Impedanz beträgt nicht mehr als 0,01 Ohm.

Sie verwenden ein Voltmeter mit Digitalanzeige: Es ist schwierig, genaue Messwerte auf einer Messuhr aufzuzeichnen.

Wenn wir Plus und Minus der Batterie schließen, erhalten wir aktuell Kurzschluss Dh = U/Re, als ob im Inneren ein Widerstand vorhanden wäre Re. Der Innenwiderstand hängt von den elektrochemischen Prozessen im Inneren des Elements ab, einschließlich der Stromstärke.

Wenn der Strom zu hoch ist, wird die Batterie beschädigt und kann sogar explodieren. Schließen Sie daher Plus und Minus nicht kurz. Genug Gedankenexperiment.

Größe Re kann indirekt durch Änderungen des Stroms und der Spannung an der Last geschätzt werden Ra. Bei einer leichten Verringerung des Lastwiderstands Ra auf Ra‑dR steigt der Strom von Ia auf Ia+dI. Die Spannung am Ausgang des Elements Ua=Ra×Ia verringert sich um den Betrag dU = Re × dI. Der Innenwiderstand wird durch die Formel Re = dU / dI bestimmt

Um den Innenwiderstand einer Batterie oder Batterie abzuschätzen, habe ich dem Stromkreis des Kapazitätsmessers einen 12-Ohm-Widerstand und einen Kippschalter (die Schaltfläche ist unten im Diagramm dargestellt) hinzugefügt, um den Strom um einen Betrag zu ändern dI = 1,2 V / 12 Ohm = 0,1 A. Gleichzeitig müssen Sie die Spannung an der Batterie oder dem Widerstand messen R .

Machbar einfaches Diagramm Nur zur Messung des Innenwiderstands gemäß dem in der Abbildung unten gezeigten Muster. Dennoch ist es besser, den Akku zunächst etwas zu entladen und dann den Innenwiderstand zu messen. In der Mitte ist die Entladungskennlinie flacher und die Messung wird genauer. Das Ergebnis ist ein „durchschnittlicher“ Wert des Innenwiderstands, der über längere Zeit stabil bleibt.

Beispiel zur Bestimmung des Innenwiderstands

Wir schließen Batterie und Voltmeter an. Voltmeter zeigt 1,227 V. Drücken Sie die Taste: Das Voltmeter zeigt an 1.200V .
dU = 1,227 V – 1,200 V = 0,027 V
Re = dU / dI = 0,027 V / 0,1 A = 0,27 Ohm
Dies ist der Innenwiderstand des Elements bei einem Entladestrom von 0,5 A

Der Tester zeigt nicht dU, sondern einfach U an. Um bei der gedanklichen Berechnung keine Fehler zu machen, mache ich das.
(1) Ich drücke den Knopf. Die Batterie beginnt sich zu entladen und die Spannung U beginnt zu sinken.
(2) In dem Moment, in dem die Spannung U einen runden Wert erreicht, beispielsweise 1,200 V, drücke ich den Knopf und sehe sofort den Wert U+dU, beispielsweise 1,227 V
(3) Neue Zahlen 0,027 V – das ist alles notwendiger Unterschied du.

Mit zunehmendem Alter der Batterien erhöht sich ihr Innenwiderstand. Irgendwann werden Sie feststellen, dass die Kapazität selbst eines frisch geladenen Akkus nicht mehr gemessen werden kann, da Sie den Knopf drücken Start Das Relais schaltet nicht ein und die Uhr startet nicht. Dies geschieht, weil die Batteriespannung sofort auf 1,2 V oder weniger abfällt. Bei einem Innenwiderstand von 0,6 Ohm und einem Strom von 0,5 A beträgt der Spannungsabfall beispielsweise 0,6 × 0,5 = 0,3 Volt. Ein solcher Akku kann nicht mit einem Entladestrom von 0,5 A betrieben werden, der beispielsweise für eine Ring-LED-Lampe erforderlich ist. Diese Batterie kann mit einem geringeren Strom verwendet werden – zum Betreiben einer Uhr oder kabellose Maus. Moderne Ladegeräte wie das MH-C9000 erkennen anhand des hohen Innenwiderstands, dass der Akku defekt ist.

Innenwiderstand einer Autobatterie

Um den Innenwiderstand der Batterie zu ermitteln, können Sie eine Lampe aus einem Scheinwerfer verwenden. Es sollte eine Glühlampe sein, zum Beispiel eine Halogenlampe, aber keine LED. Eine 60-W-Lampe verbraucht 5 A Strom.

Bei einem Strom von 100A sollte der Innenwiderstand der Batterie nicht mehr als 1 Volt verlieren. Dementsprechend sollten bei einem Strom von 5A nicht mehr als 0,05 Volt (1V * 5A / 100A) verloren gehen. Das heißt, der Innenwiderstand sollte 0,05 V / 5 A = 0,01 Ohm nicht überschreiten.

Schließen Sie ein Voltmeter und eine Lampe parallel zur Batterie an. Merken Sie sich den Spannungswert. Schalten Sie die Lampe aus. Beachten Sie, wie stark die Spannung angestiegen ist. Steigt die Spannung beispielsweise um 0,2 Volt (Re = 0,04 Ohm), ist die Batterie beschädigt, steigt sie um 0,02 Volt (Re = 0,004 Ohm), funktioniert sie. Bei einem Strom von 100 A beträgt der Spannungsverlust nur 0,02 V * 100 A / 5 A = 0,4 V

Tatsächlich gibt es die Meinung, dass der Innenwiderstand einer Batterie ein Indikator für ihren „Gesundheitszustand“ ist. Sagen wir gleich, dass diese Meinung richtig ist, aber Sie sollten sich nicht ausschließlich darauf verlassen. In diesem Artikel schauen wir uns an, wie hoch der Innenwiderstand einer Batterie ist und wie man ihn misst.

So messen Sie den Innenwiderstand einer Batterie

Es gibt viele Batterieladegeräte, die den Innenwiderstand messen können. Wir empfehlen Ihnen, auf den LiitoKala Lii 500 zu achten, wir haben ihn dafür.

So sieht der Innenwiderstandswert beim LiitoKala Lii 500 aus:

Wie hoch ist der Innenwiderstand einer Batterie?

Ein guter Akku sollte einen sehr niedrigen Innenwiderstand haben, der zwischen 20 und 80 liegt. Mit der Zeit steigt der Widerstand und früher oder später wird der Akku zum Laden unbrauchbar.

Es ist jedoch zu bedenken, dass der Innenwiderstand einer normalen Batterie wahrscheinlich vernachlässigbar ist und der Test möglicherweise erheblich durch den Kontaktwiderstand beeinflusst wird. So kann derselbe Akku in verschiedenen Ladezellen oder sogar in unterschiedlichen getestet werden Ladegeräte, können unterschiedliche Innenwiderstandswerte haben, der Fehler beträgt ca. 10-20 %.

Auf jeden Fall sollte man den Zustand des Akkus nicht eindeutig anhand seines Innenwiderstands beurteilen, denn es gibt noch viele andere Parameter. Und außerdem: Wenn der Akku zu Ihrer Leistung passt, welchen Unterschied macht dann sein Innenwiderstand?

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