内阻
内阻，又称内电阻（internal resistance），是指电源内部存在对电流的阻碍作用。
在理想状态中，电压源的串联内电阻等于零，即是没有电压下降。但在实际电源中，均存在内阻。实际电源可视为一个内阻为0的理想电源与一个电阻串联。在使用电源时，内阻会消耗一部分电能，同时也是使电源发热的原因之一。
事实上，不仅电源，其他电学设备，例如电流表、电压表以及电磁感应中的线圈等均存在内阻。
有的时候，例如冶炼金属，需要利用内阻产生的热能；而有的时候则需要尽量降低内阻的热效应，如在远距离电力传输的过程中采用提高电压的方式来减少电能损耗。
电池内阻[编辑]
电池可以用电压源和数个RC电路串联的模型来模拟，这类模型称为等效电路模型（equivalent circuit models）。其他的常见的模型则是物理化学模型（physiochemical model），会和浓度和反应速率有关。电池的内组和其大小、电量状庇、化学性质、寿命、温度以及放电电流有关。其中有和材料成分的电阻率有关的电子成分，以及和电解质电导率、离子迁移率、电化学反应速率、电极表面积等电化学因素有关的离子成分。电池内阻的量测有其指南，其中有规范量测条件，但结果可能无法适用于不同条件下的应用。利用交流电的量测（一般会使用1 kHz的频率），因为其频率远高于其中较慢的电化学反应，可能会低估其阻值。内阻和温度有关；例如新的劲量AA碱性电池在-40 °C时其内阻较高，为0.9 Ω，原因是低温会降低了离子迁移率，在室温下则是0.15 Ω，在40 °C时更降到约0.1 Ω [1]。内阻的下降，主要是因为电解质扩散系数的上升所导致。
电池的内阻可以用开路电压VNL、负载电压VFL和负载电阻RL来计算：
<math> R_{\text{int}} = \left({\frac{ V_{\text{NL}} } { V_{\text{FL}} } - 1 } \right) { R_{\text{L}} } </math>
也可以用过电位η和电流I来表示： <math> R_{int}= \frac{\eta}{I} </math>
计多等效串联电阻（ESR）表（在本质上是量测电容器等效串联电阻的交流微欧姆表）可以用来估测电池内阻，特别是用来检查电量状态，而不是要取得准确的直流值[2]。有些充电电池的充电器也可以量测ESR。
在使用时，原电池端子上的电压会持续下降，降到无法驱动电路为止。主要不是因为等效电压源的电压下降，而是因为内阻的上升。
对于可充电的锂离子聚合物电池，内阻主要是和电量状态有关，内阻也会随着电池使用而增加，原因是在电极上建立了不导电的固态电解质相间层（solid electrolyte interphase）[3]，这是很好用来预测电池寿命的指标[4][5]。
在电池内阻量测上，有分为用直流讯号量测直流内阻（DCIR），以及用交流讯号量测交流内阻（ACIR）[6]。
相关条目[编辑]
参考资料[编辑]
- ^ Battery Internal Resistance (PDF). Energizer Technical Bulletin. Energizer Battery. December 2005 [2010-01-07]. （原始内容 (PDF)存档于2012-01-11）.
- ^ Testing batteries with ESR meter. [2025-01-19]. （原始内容存档于2006-06-16）.
- ^ Wang, A., Kadam, S., Li, H. et al., "Review on modeling of the anode solid electrolyte interphase (SEI) for lithium-ion batteries" （页面存档备份，存于互联网档案馆）. npj Computational Material. 4, 15 (2018). doi:10.1038/s41524-018-0064-0
- ^ Understanding RC LiPo Batteries. [2025-01-19]. （原始内容存档于2018-08-17）.
- ^ ESR Meter For 2 – 6 Cell Lipo Packs - instructions
- ^ DONHO 电池AC-IR 高低频 & DC-IR 量测差异
- Student Reference Manual for Electronic Instrumentation Laboratories (2nd Edition) - Stanley Wolf & Richard F.M. Smith
- Fundamentals of Electric Circuits (4th Edition) - Charles Alexander & Matthew Sadiku