Pil iç direnci, pil çalışırken pilden geçen akımın neden olduğu direnci ifade eder; buna Ohmik direnç ve Polarizasyon direnci (Rp) de dahildir.
Ohmik direnç esas olarak elektrot malzemesi direnci, elektrolit direnci, diyafram direnci ve her bir parçanın temas direncinden oluşur ve pilin boyutu, yapısı ve işlemi ile ilgilidir.
Polarizasyon direnci (Rp), elektrokimyasal reaksiyon sırasında katot ve anotun polarizasyonundan kaynaklanan iç dirençtir. "Polarizasyon", pildeki elektrokimyasal reaksiyon sırasında elektron akış hızının elektrot reaksiyonundan daha hızlı olmasıdır. Anotta, iyonizasyon reaksiyonuyla üretilen elektronlar elektron akış hızını telafi edecek kadar hızlı değildir. Katot reaksiyonunun elektron tüketim hızı elektron giriş hızından düşükken, anot potansiyelinin pozitif, katot potansiyelinin negatif kaymasına neden olur, bu da potansiyel farkını ve elektrokimyasal reaksiyon hızını azaltır.
Farklı tipteki pillerin farklı iç dirençleri vardır. Aynı tipteki pillerin iç kimyasal özelliklerinin tutarsızlığı nedeniyle farklı iç dirençleri vardır. İç direnç, pil performansını ölçmek için önemli bir teknik göstergedir. Normal şartlar altında, küçük iç dirence sahip pil güçlü deşarj yeteneğine, büyük iç dirence sahip pil ise zayıf deşarj yeteneğine sahiptir. Bu arada, pilin büyük iç direnci büyük miktarda Joule ısısı üretir ve pil sıcaklığını artırır, bu da pil deşarj voltajını azaltır, deşarj süresini kısaltır ve pil performansını ve ömrünü ciddi şekilde etkiler.
Pilin iç direncini azaltmanın yolları
1. Elektrot aktif malzemesini ekleyin
Elektrot malzemesi, anahtar yapıyı geliştirmek, hücre hacmini optimize etmek ve katot malzemesinin yük transfer direncini azaltmak için aktif atomlarla katkılanabilir. Anot aktif malzemesinin polarizasyonu, ciddi polarizasyonun ana nedeni olan yüksek oranlı deşarj koşullarında büyük ölçüde artar. Anot parçacıklarının yarıçapını azaltmak, anot aktif malzemesinin polarizasyonunu etkili bir şekilde azaltabilir.
2. Fonksiyonel kaplamayı kapatın
Pil iletken alt tabakalarının işlevsel kaplamalarla yüzey işlemi çığır açan bir teknolojik yeniliktir. Alüminyum folyo/bakır folyonun yüzeyini iletken karbon kaplamayla kaplamak, mükemmel statik elektrik iletkenliği sağlayabilir ve aktif malzemenin mikro akımını toplayabilir, bu da anot/katot malzemesi ile akım toplayıcıları arasındaki temas direncini büyük ölçüde azaltır ve aralarındaki yapışmayı iyileştirebilir. Ayrıca kullanılan bağlayıcı miktarını da azaltabilir, böylece pilin genel performansını önemli ölçüde iyileştirebilir.
3. Seramik diyafram ve PVDF diyafram kullanın
Pilin içindeki iyon iletimi, Li+'nın diyafram gözenekleri aracılığıyla elektrolit içinde difüzyonuna bağlıdır. Diyaframın sıvı emme ve ıslatma yeteneği, iyi bir iyon akış kanalı oluşturmanın anahtarıdır. Diyafram daha yüksek bir sıvı emme oranına ve gözenekli bir yapıya sahip olduğunda, iletkenliği iyileştirebilir, pil direncini azaltabilir ve pilin C oranı performansını iyileştirebilir. Ortak taban diyaframıyla karşılaştırıldığında, seramik diyafram ve PVDF diyafram yalnızca diyaframın yüksek sıcaklıktaki büzülme direncini büyük ölçüde iyileştirmekle kalmaz, aynı zamanda diyaframın sıvı emme ve ıslatma yeteneğini de artırabilir.
Şarj edilebilir bir pilin iç direnci fabrikadan çıktığında nispeten küçüktür. Uzun süreli kullanımdan sonra, elektrolitin tükenmesi ve kimyasal maddelerin aktivitesinin azalması nedeniyle iç direnç, iç gücün normal şekilde serbest bırakılamayacağı kadar büyük olana kadar kademeli olarak artacaktır ve pil bu sırada arızalanacaktır. Yaşlanan pillerin çoğu aşırı iç direnç nedeniyle kullanılamaz durumdadır. Bu nedenle, pilin şarj kapasitesinden ziyade deşarj kapasitesine daha fazla dikkat etmeliyiz.
İç direnç sabit bir değer değildir
Pil farklı şarj durumunda olduğunda, iç direnç değeri farklıdır; pil farklı hizmet ömrü durumunda olduğunda, iç direnç değeri de farklıdır. Teknik bir bakış açısından, pilin direncini genellikle iki durumda ele alırız: şarjlı durumdaki iç direnç ve deşarjlı durumdaki iç direnç. Şarjlı durumun iç direnci, pil tamamen şarj edildiğinde pilin ölçülen iç direncini ifade eder. Deşarjlı durumun iç direnci, pil tamamen deşarj olduktan sonra (standart kesme voltajına deşarj edildiğinde) ölçülen pilin iç direncini ifade eder.
Normalde, deşarj durumundaki iç direnç dengesizdir ve ölçülen sonuç normal değerden çok daha yüksektir. Şarjlı durumdaki iç direnç nispeten stabil olduğundan, bu değerin ölçülmesi pratik öneme sahiptir. Bu nedenle, pil ölçüm sürecinde, hepimiz şarjlı durumun iç direncini ölçüm standardı olarak alırız.
İç direnç ölçümü
Pilin iç direnci çok küçüktür, bunu genellikle mikroohm veya miliohm birimleriyle tanımlarız. Genel ölçüm durumlarında, pilin iç direnç ölçüm doğruluğunun ±%5 içinde kontrol edilmesini isteriz. Bu kadar küçük bir direnç ve bu kadar hassas bir gereklilik özel aletlerle ölçülmelidir. RacePow, pil fabrikadan çıkmadan önce her pil üzerinde doğru iç direnç testleri yapacaktır.
Pil satın alırken, aşağıda gösterildiği gibi Pil İç Direnç Test Cihazı'nı kullanarak pilin iç direncini de ölçebiliriz.
Özetle
Aslında, birçok eskiyen pilin içinde hala çok fazla güç vardır, ancak iç direnç gücü boşaltmak için çok büyüktür. Pilin iç direnci arttığında, iç direnci yapay olarak azaltmak zordur. Bu nedenle, eskiyen pil için, onu "etkinleştirmek" için yüksek akım etkisi, düşük akımda yüzer şarj ve buzdolabına koyma gibi birçok yol düşünsek bile, çoğu işe yaramaz. Yukarıdaki bilgileri öğrendikten sonra, bir pil seçerken, mümkün olduğunca daha küçük bir iç dirence sahip bir pil seçmemiz gerektiğini temel olarak bilebiliriz. Pillerin uzun süre kullanılmadığında iç direncinin arttığını bilmek de çok önemlidir. İç kimyasal maddelerini aktif tutmak için pilleri düzenli olarak kullanmanız önerilir.