Waaruit bestaat interne weerstand
De interne weerstand van een batterij is geen enkelvoudige waarde, maar de optelsom van meerdere factoren:
- Weerstand in de elektrolyt: ionen bewegen door de elektrolyt en ondervinden weerstand.
- Weerstand in de elektroden: elektronen bewegen door de anode en kathode en verliezen energie door materiaaleigenschappen.
- Overgangsweerstanden: bij interfaces tussen elektroden, elektrolyt en aansluitingen.
- Contactweerstanden: kleine verliezen in verbindingen en laspunten.
Samen bepalen ze de totale interne weerstand van de batterij.
Waarom is interne weerstand belangrijk
Interne weerstand beïnvloedt meerdere eigenschappen van een batterij:
- Efficiëntie: hoe lager de interne weerstand, hoe minder energie er verloren gaat.
- Vermogen: een lage interne weerstand maakt het mogelijk om hogere stromen te leveren (meer piek- en continu vermogen).
- Warmteontwikkeling: hoge interne weerstand leidt tot warmte, wat de batterij sneller kan doen verouderen.
- Levensduur: batterijen met een lage interne weerstand behouden hun prestaties langer.
Hoe verandert interne weerstand door de tijd
Naarmate een batterij ouder wordt of intensief gebruikt wordt, neemt de interne weerstand toe. Dit proces wordt veroorzaakt door:
- Veroudering van de elektroden (slijtage en opbouw van bijproducten).
- Verdikking of instabiliteit van de SEI-laag bij lithium-ion batterijen.
- Uitdroging of degradatie van de elektrolyt.
- Mechanische of thermische stress die kleine defecten veroorzaakt.
Een hogere interne weerstand is een van de belangrijkste tekenen van batterijdegradatie.
Typische waarden
- Lithium-ijzerfosfaat (LFP): zeer lage interne weerstand, efficiënt en stabiel.
- NMC / NCA lithium-ion: lage interne weerstand, maar gevoeliger voor temperatuur.
- Loodzuur: relatief hoge interne weerstand, waardoor ze minder geschikt zijn voor hoge belastingen.
- Flowbatterijen: interne weerstand afhankelijk van pomp- en membraanverliezen.
In moderne lithium-thuisbatterijen ligt de interne weerstand meestal in de orde van milliohms per cel.
Hoe wordt interne weerstand gemeten
De interne weerstand kan worden bepaald door de spanning van de batterij te meten bij verschillende belastingen. Het verschil in spanning (onder belasting versus rust) wordt gedeeld door de stroom. Dit heet de DC Internal Resistance (DCIR).
Sommige systemen gebruiken ook AC-metingen om de interne weerstand bij verschillende frequenties te analyseren.
