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La résistance interne :  ... qu'est-ce que c'est ?

La résistance interne correspond à la somme de la résistance électrique des matières solides (électrodes, connexions) et de la résistance électrolytique .

La résistance interne d’une batterie dépend :

• de sa capacité (plus le nombre et la surface des plaques augmentent, plus la surface d’échange augmente => plus la résistance interne diminue),
• de l’état de charge (lors de la décharge, du sulfate de plomb se forme sur les plaques => la résistance interne augmente),
• de la température (la baisse de la température augmente la viscosité de l’électrolyte => la résistance interne augmente),
• de la densité d’électrolyte (voir ci-dessous) .

Typiquement, la résistance interne des batteries est comprise entre 5 mΩ et 50 mΩ (0,005 et 0,050 ohm) . Les fabricants de batterie cherchent cependant à obtenir une résistance interne la plus faible possible .

La concentration d'acide sulfurique au sein de l’électrolyte joue un rôle important sur la résistance interne . Le graphe ci-dessous indique la résistivité de l’électrolyte en fonction de la concentration d’acide sulfurique :

Evolution de la conductivité de l’électrolyte en fonction de la concentration d'acide sulfurique au sein de l’électrolyte et de la température

Aux regards des courbes ci-dessus, nous constatons que :

• Plus la température augmente, plus la résistance interne de la batterie diminue .
• Pour une concentration d'acide sulfurique comprise entre 25% et 40 %, la résistance interne de l'électrolyte est minimale . Ainsi, les fabricants de batteries remplissent les batteries avec un électrolyte dont la concentration en acide sulfurique est sensiblement dans cette plage .

La résistance interne d'une batterie est donc définie comme l'opposition à la circulation du courant dans une batterie . Il y a deux composantes essentielles pour cette résistance : la résistance électronique et la résistance ionique .

Leur effet combiné est dénommée la résistance effective totale .

La résistance électronique englobe la résistivité des matériaux utilisés tels que le métal de couverture et les composants internes . Elle dépend aussi de la façon dont les matériaux sont en contact les uns avec les autres . L'effet de cette résistance est très rapide et peut être détecté dans les millisecondes premières après qu'une batterie est placée sous charge .

La résistance ionique est l'opposition au passage du courant dans la batterie due à des facteurs électrochimique divers tels que la conductivité de l'électrolyte, la mobilité des ions et la surface de l'électrode . Cet effet se produit plus lentement que la résistance électronique .

Un certain nombre de techniques sont disponibles pour mesurer la résistance interne de la batterie comme la méthode DC (courant continu) ou la méthode AC (courant alternatif) . Pendant la réalisation du test AC, il peut être remarqué que la résistance interne d'une batterie dépend de la fréquence, qui entraine une expression complexe de la résistance de la batterie ou plus précisément de son impédance . Cette dernière peut être présentée à l'aide d'une représentation de type Nyquist (partie imaginaire vs partie réelle) . Une forme générale d'une représentation de Nyquist de l'impédance électrochimique complexe d'une batterie plomb-acide à haute capacité est donnée par la figure 1.3 [8]