电池提供大电流的能力主要取决于其内阻吗?

电器工程 当前的 内阻
2022-01-06 01:29:38

我被问到你是否能够用 8 个串联的 1.5V 小型电池启动汽车(从而产生大多数汽车运行所需的 12V)。我立即回答“不”,我的理由是小型 AA 电池无法为汽车提供足够的电流。

虽然我知道这是真的,但我一直在思考这背后的原因。虽然涉及的因素很多,但说决定电池“推流能力”的主要因素是内阻对吗?

我的理由是,当电池的内阻相对较高时,并且由于 I = V / R 的欧姆定律,电池的电阻将在确定低负载电阻时的电流拉动方面发挥更大的作用,但在高负载电阻下没有太大作用?

这对我来说也很有意义,因为汽车电池的内阻似乎比微型 AA 电池小很多。

4个回答

简短的回答,是的,你是对的。电池的 Ri 限制了它可以提供的电流,但 Ri 并不是真正的原因,更多的是一种症状。电极的设计和特性、化学过程、温度等各种内部和外部参数在“请求”电流时相互作用,而 Ri 只是您将所有这些影响转化为一个方便值的方式。我们需要提一下:当电池工作时,Ri 会发生变化。

例如,当 LiPos 温度为 0°C 或更低时,我的 50km/h 遥控车不会移动一毫米。温度对 Ri 有很大的影响。在夏天,这些包中的 2 个应该可以轻松启动我的汽车。

好吧,电池内部没有小电阻 - 相反,“内阻”是我们的模型,用于与电流成正比的电压降,您将在某些当前区域中看到任何真实世界的电源。

因此,正如 schnedan 所说(去支持他们的答案!),“内部阻力”是症状,而不是原因。当然,导体和电极中的实际欧姆电阻对此有所贡献——但有限的反应速度和有限的离子转移速度也是如此。

反之亦然。

为简单起见,我们使用称为“内阻”的东西来模拟电池提供高功率的能力。

该模型非常基本,特别是对大电流非常不利。

电化学电池的“内阻”是非线性的。

它由电解质的或多或少的欧姆行为、化学反应本身的指数 V/A 行为组成,并且由于物质向反应区的有限扩散而具有高电流限制甚至不要让我开始研究电池的交流相关(瞬态)行为。

所有这些还以复杂的方式取决于电池的温度、充电状态和过去的放电历史。

这就是为什么,例如,汽车电池的供电能力是以CCA(冷启动安培数)而不是它们的内阻来衡量的。


......当尝试启动汽车时,AA 电池不是最好的选择,除非汽车是手动的,否则你有足够的力量来推动它(或者有帮助的手或有利的斜坡)并且你知道你在做什么。

一辆典型的汽车需要 ~150A @ 9V 才能可靠启动(电池空闲时为 12V,启动时下降 2-3V)

有 ~3Ah、30C 或 50C 额定 LiFePO4 电池,当以 4 节串联使用时,它们几乎能够做到这一点,与 8 节 AA 电池相比,体积或质量不会大得多。

对于某些类型的电池化学成分,例如锂聚合物,其他重要的限制因素可能是保护电路的存在,它可以防止过电流的传递,或者在没有这种保护的情况下电池对过电流的放热响应电路。如果 10 安培负载只会导致电池输出电压立即下降 25%,但维持该电流消耗两秒钟会导致电池在几秒钟内起火,那么电流的限制因素将不是电池的内阻,倒是需要防止热失控。