內阻
內阻，又稱內電阻（internal resistance），是指電源內部存在對電流的阻礙作用。
在理想狀態中，電壓源的串聯內電阻等於零，即是沒有電壓下降。但在實際電源中，均存在內阻。實際電源可視為一個內阻為0的理想電源與一個電阻串聯。在使用電源時，內阻會消耗一部分電能，同時也是使電源發熱的原因之一。
事實上，不僅電源，其他電學設備，例如電流表、電壓表以及電磁感應中的線圈等均存在內阻。
有的時候，例如冶煉金屬，需要利用內阻產生的熱能；而有的時候則需要儘量降低內阻的熱效應，如在遠距離電力傳輸的過程中採用提高電壓的方式來減少電能損耗。
電池內阻
[編輯]電池可以用電壓源和數個RC電路串聯的模型來模擬，這類模型稱為等效電路模型（equivalent circuit models）。其他的常見的模型則是物理化學模型（physiochemical model），會和濃度和反應速率有關。電池的內組和其大小、電量狀庇、化學性質、壽命、溫度以及放電電流有關。其中有和材料成份的電阻率有關的電子成份，以及和電解質電導率、離子遷移率、電化學反應速率、電極表面積等電化學因素有關的離子成份。電池內阻的量測有其指南，其中有規範量測條件，但結果可能無法適用於不同條件下的應用。利用交流電的量測（一般會使用1 kHz的頻率），因為其頻率遠高於其中較慢的電化學反應，可能會低估其阻值。內阻和溫度有關；例如新的勁量AA鹼性電池在-40 °C時其內阻較高，為0.9 Ω，原因是低溫會降低了離子遷移率，在室溫下則是0.15 Ω，在40 °C時更降到約0.1 Ω [1]。內阻的下降，主要是因為電解質擴散系數的上昇所導致。
電池的內阻可以用開路電壓VNL、負載電壓VFL和負載電阻RL來計算：
也可以用過電位η和電流I來表示：
計多等效串聯電阻（ESR）表（在本質上是量測電容器等效串聯電阻的交流微歐姆表）可以用來估測電池內阻，特別是用來檢查電量狀態，而不是要取得準確的直流值[2]。有些充電電池的充電器也可以量測ESR。
在使用時，原電池端子上的電壓會持續下降，降到無法驅動電路為止。主要不是因為等效電壓源的電壓下降，而是因為內阻的上昇。
對於可充電的鋰離子聚合物電池，內阻主要是和電量狀態有關，內阻也會隨着電池使用而增加，原因是在電極上建立了不導電的固態電解質相間層（solid electrolyte interphase）[3]，這是很好用來預測電池壽命的指標[4][5]。
相關條目
[編輯]參考資料
[編輯]- ^ Battery Internal Resistance (PDF). Energizer Technical Bulletin. Energizer Battery. December 2005 [2010-01-07]. （原始內容 (PDF)存檔於2012-01-11）.
- ^ Testing batteries with ESR meter. [2025-01-19]. （原始內容存檔於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" （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）. npj Computational Material. 4, 15 (2018). doi:10.1038/s41524-018-0064-0
- ^ Understanding RC LiPo Batteries. [2025-01-19]. （原始內容存檔於2018-08-17）.
- ^ ESR Meter For 2 – 6 Cell Lipo Packs - instructions
- 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