Внутреннее сопротивление

Полным внутренним сопротивлением аккумулятора принято называть сопро­тивление, оказываемое прохождению через аккумулятор постоянного разряд­ного или зарядного тока:

 

где r_П - сопротивление поляризации.

 

Сопротивление поляризации уменьшается с увеличение силы тока и возрас­тает с понижением температуры (рис. 2.24).

-40 -30 -20 -10 0 10 20

 

Рис. 2.24. Зависимость сопротивления поляризации батареи 6СТ-90ЭМ от температуры электролита при различных разрядных токах

 

Омическое сопротивление аккуму­лятора складывается из сопротивле­ний электродов, электролита, сепара­торов, межэлементных перемычек и других токоведущих деталей. Сопротивление электродов и токове­дущих деталей мало изменяется с изме­нением температуры. Рост внутреннего сопротивления аккумуляторной батареи с понижением температуры (рис. 2.25) связан, в основном, с увеличением со­противления электролита (рис. 2.26, 2.27 и табл. 2.2) и пропитанных электро­литом сепараторов (рис. 2.28). При температурах от -40 до -10°С сопротивле­ние электролита в 2-3 раза больше, чем при температуре 25°С.

 

Удельное электросопротивление электролита с увеличением концентрации раствора серной кислоты до определенного уровня снижается, а затем возрас­тает. Так, минимальное удельное электросопротивление 1,33 Ом-см при темпе­ратуре 20°С наблюдается у раствора серной кислоты с концентрацией 30,6%. При дальнейшем увеличении концентрации (или плотности) восстанавливают­ся ионные связи, скорость диссоциации уменьшается, токопроводящих ионов становится меньше и электросопротивление электролита увеличивается.

Начальная концентрация электролита заряженных свинцовых аккумулято­ров обычно составляет 35-42%, т.е. несколько больше концентрации, при ко­торой электросопротивление минимально. Это связано, прежде всего, с необ­ходимостью обеспечения запаса серной кислоты, требуемого для разряда.

Таблица 2.2

Удельное электросопротивление электролита при различных температурах и концентрациях серной кислоты в электролите

Температура, °С	Удельное электросопротивление электролита,
	Ом·см, при концентрациях серной кислоты (по массе), %
	1,595	1,180	1,140	1,312
	1,800	1,357	1,334	1,549
	2,090	1,606	1,602	1,885
	2,510	1,961	1,998	2,371
-10	-	2,500	2,600	3,100
-20	-	3,350	3,570	4,310

Учитывается также снижение концен­трации серной кислоты в электролите в процессе разряда. Слишком малая концентрация электролита в конце разряда ведет к росту внутреннего со­противления, более быстрому паде­нию разрядного напряжения и, как следствие, снижению разрядной ем­кости. Ограничения по повышению концентрации серной кислоты в элек­тролите связаны с ускоренной пасси­вацией электродов при разряде и в процессе хранения аккумуляторов с электролитом.

Сопротивление сепараторов зави­сит от их толщины, пористости и со­противления электролита в порах. Материал и конструкция сепараторов играют особо важную роль при разря­де аккумуляторной батареи стартерными токами в условиях низких тем­ператур. Омическое сопротивление решеток электродов толщиной 1,5-2 мм нахо­дится в пределах 1,8-2,3 мОм. Губча­тый свинец отрицательных электро­дов имеет удельное электросопроти­вление 1,83-10"⁴ Ом-см, а двуокись свинца положительных электродов -74-10"⁴ Ом-см. Электросопротивление решеток электродов стартерных ба­тарей толщиной 1,5-2,6 мм находится в пределах 1,8-3,0 мОм. В заряжен­ном состоянии сопротивление отри­цательного электрода составляет 62-70%, а положительного - 92-98% со­противления решеток. В процессе разряда на электродах откладывает­ся сульфат свинца с удельным сопротивлением 1-Ю⁷ Ом-см, и сопротивление электродов приближается к сопротивлению решеток.

-30 -20 -10 0 10 20 t,°C

Рис. 2.29. Распределение внутренних потерь напряжения батареи 6СТ-55АЗ в начале раз­ряда током силой 255 А в зависимости от тем­пературы:

1 - поляризация; 2-в электролите; 3-в сепа­раторах; 4 - в электродах; 5-в соединительных токоведущих деталях

Распределение сопротивления и соответственно потерь напряжения (рис. 2.29) по элементам внутренней цепи аккумуляторной батареи зависит от многих факторов. В начале стартерного разряда при температуре -18°С сопротивление пластин и токоведущих деталей приблизительно составляет 20-30%, электро­лита и сепараторов - 34-48%, сопротивление поляризации - 32-45% от сум­марного внутреннего сопротивления батареи. С понижением температуры доля сопротивления поляризации, электролита и сепараторов возрастает.

Сопротивление заряженных стартерных аккумуляторов и даже бата­реи последовательно соединенных аккумуляторов составляет от не­скольких тысячных до нескольких со­тых долей ома. Сопротивление уменьшается с увеличением числа параллельных электродов в полубло­ках, т.е. с увеличением емкости акку­муляторной батареи. В процессе раз­ряда в результате химических реак­ций на пластинах образуется плохо-проводящий сульфат свинца. Плот­ность электролита снижается от 1,22- 1,30 до 1,06 - 1,14 г/см³. Поэтому сопротивление разряженной аккумулятор­ной батареи выше.

U_P

UH,P

I_КЗ I_Р

Рис. 2.30. Вольт-амперные характеристики стартерной аккумуляторной батареи:

1 - экспериментальная; 2 - линеаризованная