Vnitřní odpor baterií je parametr, který umožňuje posoudit stav baterie | Baterie Wybor

Podle stávajících norem jsou hlavními kritérii pro technický stav baterií jejich skutečná kapacita a hodnota napětí na článku celé skupiny baterií při protékání zatěžovacích proudů. Faktem je, že měření kapacity baterií je časově náročné a vede ke snížení spolehlivosti stejnosměrného systému při testování, zejména na těch místech, kde není záložní baterie a odpojení skupiny baterií od napájecího zařízení je spojeno s odpojením napájení trvale provozovaných drahých zařízení. Měření velikosti úbytku napětí na bateriích při protékání proudu vyžaduje méně času, ale není vybaveno nezbytným, komerčně dostupným měřicím zařízením.

V podstatě je velikost poklesu napětí na článcích baterie při protékání proudu určena vnitřním odporem článků.

Celkový odpor olověného akumulátoru je součtem takových veličin, jako je polarizační odpor a ohmický odpor. Ohmický odpor je součet odporů oddělovačů baterie, elektrod, kladných a záporných vývodů, můstkových svarových spojů mezi prvky a elektrolytu.

Odolnost elektrod je ovlivněna jejich konstrukcí, pórovitostí, geometrií, konstrukcí mřížky, stavem účinné látky, přítomností legujících složek, kvalitou elektrického kontaktu mřížek a povlakem aktivní hmoty.

Zároveň, jak známo, baterie s vyšší kapacitou mají větší pracovní plochu desek a více prostoru pro difúzi elektrolytu uvnitř baterie. Proto je vnitřní odpor vysokokapacitních baterií menší než vnitřní odpor baterií s nižší kapacitou.

Kromě toho vnitřní odpor baterií závisí také na zatěžovacích proudech. Například vnitřní odpor baterie při vysokých zatěžovacích proudech je několikanásobně menší než vnitřní odpor stejné baterie při nízkých proudech.

Při vybíjení olověného akumulátoru se na povrchu elektrod uvolňuje síran olovnatý (PbSO4). Je to špatný vodič, který výrazně zvyšuje odpor elektrodových desek. Síran olovnatý se navíc ukládá v pórech aktivní hmoty desek a výrazně snižuje difúzi kyseliny sírové z elektrolytu do nich.

Významný vliv na odolnost olověného akumulátoru má také hodnota odporu elektrolytu. Tato hodnota zase silně závisí na koncentraci a teplotě elektrolytu. S klesající teplotou se tedy zvyšuje odpor elektrolytu a při zamrzání dosahuje nekonečna. Naopak při vysokých teplotách je rychlost difúze iontů elektrolytu vyšší a vnitřní odpor baterie nižší.

Nejoptimálnější hodnotou je výrobcem nastavená hustota elektrolytu při teplotě 20-25°C, při které nabývá vnitřní odpor minimální hodnoty. Když se hustota elektrolytu snižuje nebo zvyšuje, zvyšuje se jeho odpor a následně se zvyšuje i vnitřní odpor baterie.

Protože kapacita baterie souvisí s jejím vnitřním odporem, a po empirickém zjištění hodnoty vnitřního odporu je možné odhadnout kapacitu baterie samotné. Pokud se tedy vnitřní odpor baterie zvýšil 2krát, pak můžeme předpokládat, že kapacita baterie se snížila přibližně 2krát.

Jinými slovy, vnitřní odpor baterie určuje její schopnost dodávat velký proud do zátěže. Tato závislost se řídí Ohmovým zákonem. Při nízké hodnotě vnitřního odporu je baterie schopna dodat velký špičkový proud do zátěže (bez výrazného poklesu napětí na jejích svorkách), a tedy velký špičkový výkon, zatímco vysoká hodnota vnitřního odporu vede k prudkému poklesu napětí na svorkách baterie s prudkým nárůstem zatěžovacího proudu. To vede k tomu, že zdánlivě dobrá baterie nemůže plně dodávat energii v ní uloženou do zátěže.

Pravidelné měření vnitřního odporu umožňuje předvídat životnost baterie a plánovat její výměnu předem. Předpokládá se, že za 1 rok by se odolnost baterie při správném provozu měla zvýšit na základě životnosti, například 15 let, o ne více než 6-7%. Pokud rychlost nárůstu odporu prvků překročí očekávanou hodnotu, analyzují se provozní podmínky baterie, zátěž, proces dobíjení atd. Bateriové články, jejichž odpor se liší od průměru vypočteného pro všechny články o více než 10 %, jsou podrobeny tréninkovému nabíjení, a pokud nepřinese požadovaný efekt, jsou považovány za vadné a je třeba je vyměnit. Tréninkové nabíjení se neprovádí na všech prvcích baterie ze standardního nabíjecího zařízení, ale jednotlivě, pouze na těch prvcích, které to potřebují, z přenosné nabíječky.

Při zkoumání baterie se kromě vnitřního odporu jejích prvků měří také odpor mezičlánkových spojů. To umožňuje včasnou detekci charakteristických vad způsobených korozí vývodů baterie.

Státní norma GOST R IEC 60896-2-99 „Olověné stacionární baterie. Obecné požadavky a zkušební metody“, v souladu s doporučeními IEC, stanoví stanovení vnitřního odporu baterií pomocí dvou hodnot vybíjecího proudu a napětí. V tomto případě je vybíjecí proud prvního stupně zvolen v závislosti na proudu desetihodinového vybíjecího režimu a je roven (4–6) I10, napětí je zaznamenáno při 20 sekundách vybití. Proud druhého stupně se volí na základě výpočtu (20–40) I10, napětí se zaznamená při 5 sekundách vybití. Dále se lineární extrapolací určí vypočtené EMF a zkratový proud baterie. Na základě získaných údajů se určí vnitřní odpor baterie.

Mnoho tuzemských akreditovaných specializovaných testovacích center a laboratoří, jejichž vybavení jim umožňuje toto experimentálně provádět, provádí testy pomocí této metody.

Běžnému uživateli pomocí speciálního zařízení stačí změřit vnitřní odpor, aby posoudil stav baterie jako celku. Přitom dnes nejobjektivnějším způsobem hodnocení stavu baterií je jejich kontrola 20- nebo 10hodinového vybíjení v souladu s údaji vybíjecího proudu a koncového vybíjecího napětí vybíjecích tabulek výrobce.

Vnitřní odpor baterií je tedy konvenční hodnota. Olověný akumulátor je nelineární zařízení, jehož vnitřní odpor nezůstává konstantní, ale mění se v závislosti na teplotě, zatížení, stavu nabití, koncentraci elektrolytu a dalších výše uvedených parametrech. Pro přesné výpočty baterie je proto stále vhodné používat vybíjecí křivky, nikoli hodnotu vnitřního odporu.