લિથિયમ બેટરીનો આંતરિક પ્રતિકાર શું છે?
જ્યારે બેટરીની અંદરથી પ્રવાહ વહે છે, ત્યારે તે પ્રતિકારનો સામનો કરે છે, જેના કારણે બેટરીના ઓપરેટિંગ વોલ્ટેજમાં ઘટાડો થાય છે. આ પ્રતિકારને બેટરીનો આંતરિક પ્રતિકાર કહેવામાં આવે છે. બેટરીના આંતરિક પ્રતિકારને લીધે, ટર્મિનલ વોલ્ટેજ ઇલેક્ટ્રોમોટિવ ફોર્સ કરતાં ઓછું હોય છે અને ડિસ્ચાર્જ દરમિયાન ઓપન-સર્કિટ વોલ્ટેજ હોય છે. ચાર્જિંગ દરમિયાન, ટર્મિનલ વોલ્ટેજ ઇલેક્ટ્રોમોટિવ ફોર્સ અને ઓપન-સર્કિટ વોલ્ટેજ કરતાં વધારે હોય છે. બેટરી આંતરિક પ્રતિકાર એ રાસાયણિક શક્તિ સ્ત્રોતનું અત્યંત મહત્વપૂર્ણ પરિમાણ છે. તે બેટરીના ઓપરેટિંગ વોલ્ટેજ, ઓપરેટિંગ કરંટ, આઉટપુટ એનર્જી અને પાવરને સીધી અસર કરે છે. પ્રાયોગિક રાસાયણિક શક્તિ સ્ત્રોત માટે, આંતરિક પ્રતિકાર ઓછો, વધુ સારું.
બેટરી આંતરિક પ્રતિકાર સતત નથી; તે સક્રિય સામગ્રીની રચના, ઇલેક્ટ્રોલાઇટ સાંદ્રતા, બેટરી તાપમાન અને ડિસ્ચાર્જ સમયના આધારે ડિસ્ચાર્જ દરમિયાન બદલાય છે. બેટરીના આંતરિક પ્રતિકારમાં ઈલેક્ટ્રોકેમિકલ પ્રતિક્રિયાઓ દરમિયાન ઇલેક્ટ્રોડ્સ દ્વારા પ્રદર્શિત ઓહ્મિક આંતરિક પ્રતિકાર (R₀) અને ધ્રુવીકરણ આંતરિક પ્રતિકાર (Rf)નો સમાવેશ થાય છે. આ બેના સરવાળાને બેટરીનો કુલ આંતરિક પ્રતિકાર (Rw) કહેવામાં આવે છે.
ઓહમિક આંતરિક પ્રતિકાર મુખ્યત્વે ઇલેક્ટ્રોડ સામગ્રી, ઇલેક્ટ્રોલાઇટ, વિભાજક અને વિવિધ ઘટકોના સંપર્ક પ્રતિકારના આંતરિક પ્રતિકારથી બનેલો છે. તે બેટરીના કદ, માળખું, ઇલેક્ટ્રોડ બનાવવાની પદ્ધતિ (દા.ત., લીડ-એસીડ બેટરીમાં પેસ્ટ-ટાઇપ અને ટ્યુબ્યુલર ઇલેક્ટ્રોડ અને આલ્કલાઇન બેટરીમાં બોક્સ-ટાઇપ અને સિન્ટર્ડ ઇલેક્ટ્રોડ), અને એસેમ્બલી ટાઈટનેસ સાથે સંબંધિત છે. ઓહ્મિક આંતરિક પ્રતિકાર ઓહ્મના નિયમનું પાલન કરે છે.
ધ્રુવીકરણ આંતરિક પ્રતિકાર એ ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ પ્રતિક્રિયા દરમિયાન રાસાયણિક શક્તિ સ્ત્રોતના હકારાત્મક અને નકારાત્મક ઇલેક્ટ્રોડ્સ વચ્ચેના ધ્રુવીકરણને કારણે થતા આંતરિક પ્રતિકારનો ઉલ્લેખ કરે છે. તે વિદ્યુતરાસાયણિક ધ્રુવીકરણ અને એકાગ્રતાને કારણે થતા પ્રતિકારનો સરવાળો છે
ધ્રુવીકરણ
ધ્રુવીકરણ આંતરિક પ્રતિકાર સક્રિય સામગ્રીની પ્રકૃતિ, ઇલેક્ટ્રોડ માળખું અને બેટરી ઉત્પાદન પ્રક્રિયા સાથે સંબંધિત છે, ખાસ કરીને બેટરીની કાર્યકારી પરિસ્થિતિઓ સાથે નજીકથી સંબંધિત છે; ડિસ્ચાર્જ વર્તમાન અને તાપમાન નોંધપાત્ર અસર કરે છે. ઉચ્ચ વર્તમાન ઘનતાના વિસર્જન દરમિયાન, ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ ધ્રુવીકરણ અને સાંદ્રતા ધ્રુવીકરણ બંને વધે છે, સંભવિત રૂપે નકારાત્મક ઇલેક્ટ્રોડના નિષ્ક્રિયકરણનું પણ કારણ બને છે, આમ ધ્રુવીકરણ આંતરિક પ્રતિકાર વધે છે. નીચા તાપમાન ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ ધ્રુવીકરણ અને આયન પ્રસરણને પ્રતિકૂળ અસર કરે છે; તેથી, નીચા-તાપમાનની સ્થિતિમાં બેટરીનું ધ્રુવીકરણ આંતરિક પ્રતિકાર પણ વધે છે. તેથી, ધ્રુવીકરણ પ્રતિકાર સ્થિર નથી, પરંતુ સ્રાવ દર, તાપમાન અને અન્ય સ્થિતિઓ સાથે બદલાય છે.
બેટરીના આંતરિક પ્રતિકાર માટે વિશ્લેષણાત્મક અભિવ્યક્તિ નીચે મુજબ છે:
સૂત્રમાં, bE (iₐ,τ,C) Iₐ⁻¹-બેટરી ધ્રુવીકરણ આંતરિક પ્રતિકાર;
b-બૅટરી ટર્મિનલ વોલ્ટેજની રેટ કરેલ ક્ષમતાની શરતો હેઠળ બેટરી ટર્મિનલ વોલ્ટેજ Eની તુલનામાં ભિન્નતાનો ગુણાંક જ્યારે બેટરી વર્તમાન Iₐ સાથે ચાર્જ અને ડિસ્ચાર્જ થાય છે;
Rₑₗ(τ,C)-ઇલેક્ટ્રોલાઇટનો પ્રતિકાર;
Rₑ(C)-ઇલેક્ટ્રોડ પ્રતિકાર. ઇલેક્ટ્રોલાઇટ પ્રતિકાર Rₑₗ અને ઇલેક્ટ્રોડ પ્રતિકાર Rₑ બેટરીની તાત્કાલિક ક્ષમતાના વિપરીત પ્રમાણમાં છે;
iₐ, τ, C-તે સમયે બેટરી ચાર્જિંગ અને ડિસ્ચાર્જિંગ વર્તમાન, તાપમાન અને ક્ષમતાની સ્થિતિ.
બેટરીનો આંતરિક પ્રતિકાર પ્રમાણમાં નાનો છે અને ઘણી ઓપરેટિંગ પરિસ્થિતિઓમાં ઘણી વખત નહિવત્ હોય છે. જો કે, ઈલેક્ટ્રિક વાહનો માટેની પાવર બેટરીઓ મોટાભાગે ઉચ્ચ પ્રવાહ અને ડીપ ડિસ્ચાર્જની સ્થિતિમાં કામ કરે છે, જેના પરિણામે આંતરિક પ્રતિકારને કારણે વોલ્ટેજમાં નોંધપાત્ર ઘટાડો થાય છે. આ કિસ્સામાં, સમગ્ર સર્કિટ પર આંતરિક પ્રતિકારની અસરને અવગણી શકાતી નથી.
