Nội trở cao ảnh hưởng tới hiệu suất làm việc của pin

Nội trở ảnh hưởng lên khả năng tải của pin

Nội trở đóng vai trò quan trọng trong như người gác cổng để pin xả năng lượng được lưu trữ một cách hiệu quả; nội trở thấp vô cùng quan trọng với pin xả cao tải nặng.

Như vậy, Điện trở trong cao khiến pin nóng lên và điện áp giảm xuống, máy ngừng làm việc mặc dù dung lượng vẫn còn.

Hình 1 ví von nội trở pin điện trở cao như vòi nước bị kẹt.

Nội trở ảnh hưởng lên thời gian hoạt động của pin

Nghiên cứu đo đạc 03 pin di động có dung lượng 500mAh nhưng nội trở khác nhau, và xả với dòng khác nhau 1C, 2C, 3C, kết quả cho thấy pin có nội trở cao thì thời gian sử dụng ngắn.

 

Hình 3: Xung phóng điện GSM ở 1, 2 và 3C với thời gian đàm thoại
Dung lượng của pin NiCd là 113%; điện trở trong là 155mΩ. Khối pin 7,2V.

Hình 4: Xung xả GSM ở 1, 2 và 3C với kết quả ^[thời gian đàm thoại
Dung lượng của pin NiMH là 94%, điện trở bên trong là 778mΩ. Khối 7,2V.

Hình 5: Xung xả GSM ở 1, 2 và 3C với kết quả thời gian đàm thoại
Dung lượng của pin Li-ion là 107%; điện trở bên trong là 320mΩ. Khối pin 3,6V.

Lưu ý: Các thử nghiệm được thực hiện khi điện thoại di động đời đầu được cung cấp năng lượng bởi NiCd, NiMH và Li-ion. Li-ion và NiMH đã được cải thiện kể từ đó.

Các nhân tố ảnh hưởng tới nội trở của pin

1. Tính chất hóa học
2. Chỉ số sức khỏe SOH
3. Tuổi thọ
4. Nhiệt độ hoạt động
5. Tình trạng sạc SOC

Cần lưu ý nội trở chỉ là một trong những yếu tố quyết định khả năng tải nặng của pin. Ví dụ axit chì có nội trở thấp, nhưng tính chậm chạp vốn có, pin không hoạt động tốt khi xả cao liên tục, chúng nhanh chóng “mệt” và “cần nghỉ ngơi”. Ngoài ra, độ xả cũng phụ thuộc cả vào nhiệt độ xung quanh. Về mặt này, pin gốc niken và lithium phản ứng tốt hơn axit chì.

Điện trở của axit chì tăng lên nếu xảy ra sun-phát hóa và phân tầng axit. Nhiệt độ lạnh làm tăng nội trở, nhiệt độ nóng làm giảm nội trở. Đó là lý do người ta làm nóng pin sẽ tạm thời làm giảm điện trở bên trong để cung cấp thêm thời gian chạy. Tuy nhiên, điều này làm pin bị stress.

Sự hình thành tinh thể, còn được gọi là ” bộ nhớ “, góp phần vào điện trở bên trong của pin gốc niken. Điều này thường có thể được đảo ngược bằng sạc xả sâu.

Điện trở bên trong của Li-ion cũng tăng theo thời gian sử dụng và lão hóa nhưng hiện nay đã có những cải tiến với các chất phụ gia điện phân để kiểm soát mạ lithium trên các điện cực.

Với tất cả các loại pin, SoC ảnh hưởng đến điện trở bên trong. Li-ion có điện trở cao hơn khi sạc đầy và ở điểm kết thúc xả; vùng điện trở thấp nằm ở khoảng giữa.

Pin kiềm, pin cacbon-kẽm và hầu hết các loại pin sơ cấp có điện trở bên trong tương đối cao và điều này giới hạn việc sử dụng chúng cho các ứng dụng dòng điện thấp như đèn pin, điều khiển từ xa, thiết bị giải trí cầm tay và đồng hồ nhà bếp. Khi các loại pin này cạn kiệt, điện trở sẽ tăng thêm. Điều này giải thích thời gian chạy tương đối ngắn khi sử dụng các cell kiềm thông thường trong máy ảnh kỹ thuật số.

Điện trở của khối pin gồm nhiều cell

Điện trở bên trong của pin không chỉ bao gồm các cell mà còn bao gồm cả kết nối, cầu chì, mạch bảo vệ và hệ thống dây điện. Trong hầu hết các trường hợp, các thiết bị ngoại vi này làm tăng gấp đôi điện trở bên trong và có thể làm sai lệch các phương pháp kiểm tra nhanh.

Bảng bên dưới là các thông số điện trở của bộ cell đơn cho điện thoại di động và khối pin gồm nhiều cell cho máy công cụ điện.

Điện trở bên trong của pin điện thoại di động ^[2]

Cell đơn, lăng trụ dung lượng cao	50mΩ	có thể tăng theo tuổi tác
Kết nối, hàn	1mΩ
PTC, hàn vào cáp, cell	25mΩ	18–30 mΩ theo thông số kỹ thuật
Mạch bảo vệ, PCB	50mΩ
Tổng điện trở bên trong	khoảng 130mΩ

Điện trở bên trong khối pin cho dụng cụ điện ^[2]

Pin 2P4S ở mức 2Ah/pin,	18mΩ	có thể tăng theo tuổi tác
Kết nối, hàn, mỗi	0,1mΩ
Mạch bảo vệ, PCB	10mΩ
Tổng điện trở bên trong	khoảng 80mΩ