Kapasiti dalam mAh mendapat semua perhatian pada helaian data, tetapi rintangan dalaman ialah spesifikasi yang secara senyap menentukan sama ada bateri berprestasi dalam peranti sebenar. Ia menentukan sejauh mana voltan merosot di bawah beban, berapa banyak haba dihasilkan sesebuah pack, berapa banyak ampere boleh dihantar dalam satu impuls dan betapa seragam sel menua dalam rantaian sesiri. Bagi produk aliran tinggi — alat kuasa, pam perubatan, motor, pack pemula — rintangan dalaman lebih penting berbanding kapasiti nominal. Artikel ini menerangkan apa sebenarnya rintangan dalaman di dalam sel NiMH, cara kilang mengukurnya dan cara merekabentuk sekitar kemerosotan voltan dan haba yang dihasilkannya.

Dari Mana Rintangan Dalaman Berasal

Sebuah sel NiMH bukan sumber voltan ideal; arus yang melaluinya menemui beberapa sumbangan rintangan, lazimnya dikumpulkan sebagai:

• Rintangan ohmik — rintangan elektronik substrat buih nikel, pengumpul arus, kimpalan tab dan rintangan ionik elektrolit KOH serta pemisah. Komponen ini bertindak balas serta-merta seperti perintang konvensional.
• Rintangan pemindahan cas — halangan kinetik tindak balas elektrokimia pada permukaan elektrod, yang bergantung pada aktiviti mangkin, keluasan permukaan dan suhu.
• Rintangan resapan (kepekatan) — had yang lebih perlahan bagi pergerakan ion dan hidrogen melalui elektrod berliang, yang muncul semasa beban berterusan.

Sel NiMH kadar tinggi menyerang ketiga-tiganya: elektrod nipis berpermukaan tinggi memendekkan laluan resapan, pengumpul buih berkonduktiviti tinggi mengurangkan kehilangan ohmik dan bahan tambah elektrolit mengekalkan kekonduksian ionik yang tinggi pada suhu rendah.

Dua Cara Kilang Mengukurnya

Rintangan dalaman bergantung pada masa, maka wujud dua kaedah ukuran piawai yang nombornya tidak boleh ditukar ganti:

• Rintangan dalaman arus ulang-alik (ESR) pada 1 kHz — isyarat ulang-alik kecil menyelidik sel; pada 1 kHz proses resapan perlahan tidak dapat mengikuti, jadi bacaan menangkap terutamanya komponen ohmik. Ia pantas, tidak memusnahkan dan merupakan kaedah penggredan standard di barisan pengeluaran (sering dipanggil ACIR). Sel AA NiMH berkualiti lazimnya berbaki puluhan miliohm yang rendah.
• Rintangan dalaman arus terus (DCIR) — sel dilangkah antara dua arus nyahcas dan rintangan dikira sebagai ΔV/ΔI dalam tempoh yang ditetapkan (lazimnya puluhan milisaat hingga beberapa saat). Tempoh yang lebih panjang merangkumi kesan pemindahan cas dan resapan, jadi DCIR lazimnya lebih tinggi berbanding ACIR tetapi lebih hampir dengan apa yang dialami beban sebenar.

Ketika membandingkan pembekal, bandingkan kaedah yang sama: nombor ACIR 1 kHz tidak boleh dibandingkan dengan nombor DCIR 10 saat.

Rᵢ Menyebabkan Kemerosotan Voltan

Voltan terminal sel di bawah beban mengikuti hubungan mudah: V_terminal = V_{litar terbuka} − I × Rᵢ. Rintangan dalaman menukar arus kepada penurunan voltan serta-merta. Contoh pengiraan: sel dengan rintangan dalaman 20 mΩ membawa impuls 5 A kehilangan 0.10 V serta-merta; dua sel dengan 40 mΩ kehilangan 0.20 V di bawah impuls yang sama — perbezaan antara motor yang bermula dengan lancar dan satu yang menyebabkan pengawalnya terputus akibat voltan rendah. Inilah sebab sel kadar tinggi ditakrifkan oleh bacaan miliohmnya sama seperti oleh mAhnya.

Rᵢ Menjadi Haba

Penurunan rintangan yang sama menghamburkan tenaga sebagai haba pada kadar P = I²R. Oleh kerana haba berskala dengan kuasa dua arus, menggandakan arus beban menggandakan empat kali pemanasan rintangan. Dalam pack, haba ini bertindih: suhu meningkat, kekonduksian elektrolit dan kinetik elektrod berubah, dan semasa mengecas tindak balas penggabungan semula menambah lagi haba. Oleh itu, sel rintangan rendah dan sambungan rintangan rendah ialah asas reka bentuk terma — ia mengekalkan pack sejuk jauh lebih berkesan berbanding penyejukan yang ditambah selepas kejadian.

Bagaimana Rᵢ Berubah dengan SOC, Suhu dan Usia

• Keadaan cas — rintangan mengikut bentuk U yang cetek: sedikit tinggi pada cas penuh, paling rendah merentasi dataran SOC pertengahan dan meningkat ketara hampir kosong apabila bahan aktif habis — tandatangan elektrik pada lutut nyahcas.
• Suhu — sejuk menaikkan Rᵢ secara mendadak apabila kekonduksian elektrolit dan kinetik tindak balas perlahan, itulah sebab prestasi aliran tinggi cuaca sejuk memerlukan gred khas; kehangatan merendahkan Rᵢ tetapi mempercepat penuaan.
• Usia dan kitaran — apabila sel menua, lapisan kakisan tumbuh, elektrolit diagihkan semula dan struktur elektrod merosot, jadi Rᵢ naik secara berterusan. Menjejak rintangan sepanjang hayat oleh itu merupakan penunjuk kesihatan yang boleh dipercayai, dan penyaringan Rᵢ barangan masuk menangkap sel lemah sebelum ia sampai ke pack.

Merekabentuk Sekitar Rintangan Dalaman

• Tentukan gred, bukan hanya kapasiti — pilih sel kadar tinggi dengan had maksimum ACIR ditulis dalam spesifikasi.
• Padankan Rᵢ, bukan hanya mAh — rantaian sesiri harus dibina daripada sel dibinkan dalam jalur rintangan sempit yang sama supaya arus menghasilkan kemerosotan yang sama dalam setiap sel.
• Selari untuk merendahkan rintangan pack — sel selari berkongsi arus dan menyeparuh rintangan berkesan; sesiri menaikkan voltan tanpa mengubah kemerosotan per sel.
• Minimumkan kehilangan sambungan — kimpalan pendek, lebar, berbilang tab dan keratan rentas busbar yang mencukupi mengelak penambahan miliohm yang sel telah berusaha menghapuskannya.
• Sahkan pada impuls — uji kemerosotan voltan pada arus dan suhu kes terburuk anda, dan sahkan pertumbuhan rintangan sepanjang hayat kitaran, bukan hanya pada sampel hari pertama.

Weijiang Power: Sel Rintangan Rendah, Binning Rintangan Ketat

Weijiang Power mengukur rintangan dalaman AC pada setiap sel pengeluaran dan menawarkan gred NiMH standard dan kadar tinggi yang direka bentuk untuk nilai miliohm rendah dan rintangan stabil merentas suhu dan hayat. Pemasangan pack kami menggunakan kimpalan berbilang tab yang dioptimumkan dan binning Rᵢ dipadankan supaya rantaian sesiri merosot dan memanaskan secara seragam di bawah beban. Kongsi arus puncak dan berterusan anda, julat suhu dan voltan pemotongan, dan jurutera kami akan memilih gred sel dan topologi pack yang mengekalkan voltan tinggi dan suhu rendah.