Wat is de interne weerstand van een accu?

Elke accu, of het nu een loodzuurstartaccu in uw auto of een geavanceerde lithium-ioncel in uw laptop is, heeft een inherente beperking: interne weerstand. Dit is de weerstand tegen de stroom van elektrische lading binnenin de accu zelf. In tegenstelling tot de nuttige spanning die aan de polen beschikbaar is, vertegenwoordigt deze weerstand een vorm van energieverlies. Wanneer er stroom vloeit, veroorzaakt de interne weerstand een spanningsval binnen de accu, wat zich direct vertaalt in warmteontwikkeling en een verminderde efficiëntie.

Deze weerstand is geen eenvoudige, constante waarde. Het is een complex samenspel van verschillende factoren binnen de elektrochemische cel. De elektrolyt heeft een bepaalde ionische geleidbaarheid, de elektroden en collectoren hebben hun eigen elektronische weerstand, en bij elke laad- en ontlaadcyclus vormen zich grenslagen aan de elektrode-oppervlakken die de ionenstroom belemmeren. Al deze componenten samen bepalen de totale inwendige impedantie van de accu.

Het begrijpen van de interne weerstand is van cruciaal belang voor zowel dagelijks gebruik als technisch ontwerp. Een lage interne weerstand betekent dat een accu hoge stromen kan leveren met minimale verliezen en spanningsdip – essentieel voor het starten van een motor of het aandrijven van een elektrisch voertuig. Een hoge interne weerstand daarentegen beperkt het piekvermogen, zorgt voor overmatige warmte en is vaak een onmiskenbare indicator voor veroudering of defect. Het monitoren van deze parameter geeft daarmee een diep inzicht in de gezondheid en prestaties van elke energiebron.

Hoe meet je de interne weerstand en wat betekenen de waarden?

De interne weerstand van een accu is geen statische waarde die je met een standaard multimeter direct kunt aflezen. Ze moet worden berekend uit metingen van spanning en stroom. Een veelgebruikte methode is de belastings- of spanningsvalmethode.

Meet eerst de open klemspanning (U_open) van de volledig opgeladen accu zonder belasting. Sluit vervolgens een bekende, geschikte belastingsweerstand (R_belasting) aan die een aanzienlijke stroom laat lopen, bijvoorbeeld een koplamp. Meet direct daarna de klemspanning onder belasting (U_belast). Het spanningsverschil (ΔU = U_open - U_belast) is de spanningsval veroorzaakt door de interne weerstand.

Meet of bereken de stroom (I) door de belasting: I = U_belast / R_belasting. De interne weerstand (R_intern) volgt dan uit de Wet van Ohm: R_intern = ΔU / I. Voor nauwkeurigere resultaten, vooral bij lage waarden, gebruiken professionals vaak speciale AC-impedantiemeters of batterijtesters die een wisselstroomsignaal injecteren.

De gemeten waarde heeft een duidelijke betekenis. Een lage interne weerstand (enkele milliohms bij gezonde startaccu's, tientallen milliohms bij Li-ion) betekent dat de accu efficiënt energie kan leveren. Hij houdt de spanning stabiel onder hoge belasting, wat resulteert in goed startvermogen, minder energieverlies als warmte en een langere levensduur.

Een hoge interne weerstand is een teken van veroudering of problemen. Het duidt op chemische degradatie, sulfatering (bij loodzuur), uitdroging of losse interne verbindingen. De gevolgen zijn merkbaar: de accuspanning zakt sterk onder belasting, de laadtijd kan toenemen, de capaciteit neemt af en bij startaccu's leidt dit tot traag starten. Een stijgende interne weerstand is dan ook een van de beste indicatoren voor de algehele gezondheid en resterende prestaties van een accu.

Waardoor neemt de interne weerstand toe en hoe beïnvloedt dit de prestaties?

De interne weerstand van een accu is geen constante waarde. Deze neemt gedurende de levensduur onvermijdelijk toe door verschillende chemische en fysische processen. Een belangrijke oorzaak is de vorming van een passiveringslaag (SEI-laag) op de elektroden. Hoofdzakelijk bij lithium-ion accu's vormt zich deze laag, die noodzakelijk is voor stabiliteit, maar in de loop van de tijd dikker en minder geleidend wordt.

Een tweede cruciale factor is veroudering en degradatie van de actieve materialen. Door herhaaldelijk opladen en ontladen veranderen de kristalstructuren van de anode en kathode. Dit kan leiden tot microscheurtjes, verlies van elektrisch contact tussen deeltjes en een afname van het oppervlak dat voor de reactie beschikbaar is. Ook elektrolyt-uitdroging of ontbinding vermindert de ionische geleiding, wat de weerstand direct verhoogt.

Extreme temperaturen versnellen deze processen. Kou vertraagt de ionenbeweging dramatisch, waardoor de interne weerstand tijdelijk stijgt. Langdurige blootstelling aan hitte versnelt daarentegen de chemische afbraak en SEI-groei permanent.

De prestatie-impact van een hoge interne weerstand is direct en merkbaar. De meest zichtbare consequentie is spanningsval onder belasting. Bij het leveren van stroom veroorzaakt de weerstand een interne spanningsdaling, waardoor de bruikbare accuspanning daalt. Dit resulteert in vermogensverlies: een elektrisch voertuig accelereert trager, een boormachine verliest koppel.

Een tweede groot effect is verminderde capaciteit en kortere gebruiksduur. Omdat de spanning onder belasting sneller het cutoff-niveau bereikt, kan de accu minder energie leveren voordat hij als "leeg" wordt beschouwd. Daarnaast wordt een aanzienlijk deel van de energie direct omgezet in warmteontwikkeling (I²R-verliezen). Deze inefficiëntie vermindert niet alleen de runtime, maar veroorzaakt ook gevaarlijke opwarming en versnelt verdere degradatie.

Ten slotte belemmert een hoge interne weerstand het opladen. De laadspanning moet de verhoogde weerstand overwinnen, wat leidt tot langere laadtijden en het risico dat de accu tijdens snelladen de maximale temperatuurgrens bereikt voordat hij vol is.

Veelgestelde vragen:

Wat is interne weerstand eigenlijk, in simpele bewoording?

De interne weerstand is de natuurlijke tegenstand binnen een accu tegen de stroom die erdoorheen wil vloeien. Denk aan het waternet in huis: als de leidingen vernauwd zijn, komt er minder water met minder kracht uit de kraan. Zo werkt het ook in een accu. Chemische processen en de fysieke opbouw veroorzaken deze remmende werking. Het resultaat is dat de spanning daalt zodra je een apparaat aanzet, omdat er energie 'verloren' gaat binnenin de accu zelf. Een lage interne weerstand is beter; de accu kan dan meer vermogen leveren.

Hoe meet ik de interne weerstand van mijn accu?

Een gangbare methode gebruikt een multimeter. Meet eerst de spanning van de accu zonder belasting (de open-klemspanning). Sluit vervolgens een weerstand aan die een flinke stroom trekt, bijvoorbeeld een koplamp voor een auto-accu. Meet opnieuw de spanning onder deze belasting. Het verschil in spanning gedeeld door de stroomsterkte geeft de interne weerstand. Stel: de spanning zakt van 12,6V naar 11,8V bij een stroom van 5A. De spanningsval is 0,8V. De interne weerstand is dan ongeveer 0,8V / 5A = 0,16 Ohm. Voor nauwkeurigere metingen bestaan speciale accutesters.

Waarom neemt de interne weerstand van een accu toe als hij ouder wordt?

Veroudering verandert de interne structuur. Bij loodzuuraccu's vormen zich sulfaatkristallen op de platen, die de actieve oppervlakte verkleinen en de chemische reactie bemoeilijken. Bij lithium-ion accu's ontstaat er een passiverende laag op de elektroden, de zogeheten SEI-laag, die dikker wordt. Ook kan degradatie van de elektrolyt optreden. Deze processen bemoeilijken allemaal de stroomdoorgang. Het gevolg is een hogere interne weerstand. De accu kan minder piekstroom leveren, wordt sneller warm en de bruikbare capaciteit neemt af.

Heeft de temperatuur invloed op de interne weerstand?

Ja, de temperatuur is een belangrijke factor. Bij kou worden chemische reacties trager en wordt de elektrolyt stroperiger. Dit verhoogt de interne weerstand aanzienlijk. Daarom start een auto met een koude accu moeilijker; de accu kan niet de benodigde hoge startstroom goed leveren. Bij warmte neemt de interne weerstand af, wat de prestaties verbetert. Maar extreme hitte versnelt de chemische veroudering, wat op de lange termijn juist tot een permanente toename van de interne weerstand leidt.

Is een hoge interne weerstand gevaarlijk?

Direct gevaar is er zelden, maar het wijst op problemen. Een accu met hoge interne weerstand moet harder werken om stroom te leveren. De verloren energie komt vrij als warmte, waardoor de accu heter wordt. Dit kan bij oplaadprocessen of zware belasting tot oververhitting leiden, wat bij lithium-accu's een veiligheidsrisico vormt. Voor startaccu's betekent het dat de motor mogelijk niet meer start. Het is vooral een signaal dat de accu het einde van zijn levensduur nadert en vervanging nodig is.