En ingeniería eléctrica , una fuente de energía eléctrica práctica que sea un circuito lineal puede, según el teorema de Thévenin , representarse como una fuente de voltaje ideal en serie con una impedancia . Esta impedancia se denomina resistencia interna de la fuente. Cuando la fuente de alimentación suministra corriente , la salida de voltaje medida es menor que el voltaje sin carga ; la diferencia es la caída de voltaje (el producto de la corriente y la resistencia ) causada por la resistencia interna. El concepto de resistencia interna se aplica a todo tipo de fuentes eléctricas y es útil para analizar muchos tipos de circuitos.
Una batería se puede modelar como una fuente de voltaje en serie con una resistencia. Este tipo de modelos se conocen como modelos de circuitos equivalentes. Otro modelo común son los modelos fisicoquímicos que son de naturaleza física y que involucran concentraciones y velocidades de reacción. En la práctica, la resistencia interna de una batería depende de su tamaño, estado de carga, propiedades químicas, antigüedad, temperatura y corriente de descarga. Tiene un componente electrónico debido a la resistividad de los materiales componentes y un componente iónico debido a factores electroquímicos como la conductividad del electrolito , la movilidad de los iones, la velocidad de la reacción electroquímica y el área de superficie del electrodo. La medición de la resistencia interna de una batería es una guía de su condición, pero puede no aplicarse en condiciones distintas a las de prueba. Medición con corriente alterna , típicamente a una frecuencia de1 kHz , puede subestimar la resistencia, ya que la frecuencia puede ser demasiado alta para tener en cuenta procesos electroquímicos más lentos. La resistencia interna depende de la temperatura; por ejemplo, una batería primaria alcalina AA Energizer E91 nueva cae de aproximadamente 0,9 Ω a -40 °C, cuando la baja temperatura reduce la movilidad de los iones, a aproximadamente 0,15 Ω a temperatura ambiente y aproximadamente 0,1 Ω a 40 °C. [1] Gran parte de esta caída se debe al aumento en la magnitud del coeficiente de difusión del electrolito.
La resistencia interna de una batería se puede calcular a partir de su voltaje de circuito abierto VNL, voltaje de carga VFL y la resistencia de carga R L :
Esto también se puede expresar en términos del sobrepotencial η y la corriente I:
Muchos medidores de resistencia en serie equivalente (ESR) , esencialmente miliohmímetros de CA que normalmente se usan para medir la ESR de los capacitores, se pueden usar para estimar la resistencia interna de la batería, particularmente para verificar el estado de descarga de una batería en lugar de obtener un valor de CC preciso. [2] Algunos cargadores para baterías recargables indican el ESR.
En uso, el voltaje a través de los terminales de una batería desechable que impulsa una carga disminuye hasta que cae demasiado para ser útil; esto se debe en gran medida a un aumento de la resistencia interna más que a una caída del voltaje de la fuente equivalente.
En las baterías recargables de polímero de litio , la resistencia interna es en gran medida independiente del estado de carga, pero aumenta a medida que la batería envejece debido a la acumulación de una capa de pasivación en los electrodos llamada interfase de electrolito sólido ; [3] por lo tanto, es un buen indicador de la vida esperada. [4] [5]
