随着电动汽车中高性能电池的广泛应用,对电池堆运行和状态进行更详细监控的需求迅速增长。电化学阻抗谱(EIS)提供了深入到离子层面的电化学反应细节的洞察 - 凭借REGATRON设备的精确性和可靠性!
电化学阻抗谱(EIS)是一种评估电化学过程的现代工具,它可以在传统的电池电压、电流和内部电池电阻参数的基础上,迈出重要的一步。通过复杂的测量方法,EIS提供了关于离子运动动力学、电池组件状况以及漂移、老化现象和过程异常行为的可靠信息。除了监测和表征电池单元外,该方法还适用于燃料电池、电解槽、电化学传感器等各种应用的监测。
功能原理
EIS基于在不同测量频率下确定被测设备(DUT)的阻抗曲线。将低幅度的交流电调制到电池堆、燃料电池或电解槽的工作电流上,然后根据电池电压和电流之间的相位角实时计算相应的阻抗。这一程序在每个测量周期内重复多次,预先确定的频率较多,然后构建一个阻抗谱。
图例:这是一个关于电化学阻抗谱(EIS)测量设置的描述,包括燃料电池堆、用于加载测试设备的双向直流电源单元以及
集成的交流调制和带有数据采集与分析工具的测量外围设备。
值得注意的是,每个电化学过程都有其独特的频谱图。通过这种方式,可以比较电池堆中的单个电池;即使是电化学过程中的微小偏差也会导致频谱图中的显著偏差。这一事实可以用于测试目的、研发,也可以用于密切监控某个过程。
EIS 的优点
与传统基于确定电池电阻及其限值监测的方法相比,EIS 方法具有一系列优点:
提供关于电化学系统更加精确和多面的见解,包括关于电荷流动、电极状态、电解液状态、内部电阻和复杂阻抗的陈述。
高灵敏度:即使是在离子水平的微小过程偏差也会在EIS光谱中留下痕迹,从而使得能够在电极/电解液相互作用领域进行分析。
EIS方法对于被分析的过程是非破坏性的,并且与实际的主要电化学反应并行运行。
该方法在电池、燃料电池、电解槽、涂层和电化学传感器等领域的多种电化学过程中具有良好的可转移性。
EIS在液体和固态介质中都能工作。
结果的高度可重复性使得能够获得定量数据,供化学家和研发专家进一步分析。
当涉及到对电化学过程进行细粒度监测、确定退化和漂移以及识别故障机制时,EIS是首选方法。
图例:EIS的Nyquist图,显示了电池阻抗的偏差
为什么选择REGATRON设备进行EIS测试
EIS(电化学阻抗谱)要求负载电流源具备特别高的调制能力。为了保持良好的信号质量,它必须能够完全双向工作,并集成有一个频率范围非常广的函数发生器。它必须具备系统级能力,以便处理来自和去往测试环境的大量数据流量。REGATRON G5设备系列凭借其众所周知的准确性、电气稳定性以及大量有用的接口,在实际应用中已成为推荐的系统源。
REGATRON电源:多功能 – 可靠 – 智能
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§ 回馈式双向直流电源系列 G5.RSS ∙ G5.UNV ∙ TC.GSS § 直流电源系列 G5.SRC∙TopCon Quadro § 回馈式直流电子负载系列 G5.RLD∙TC.GXS | § 回馈式四象限1至3相交流电源系列 TC.ACS § 回馈式1至3相交流电子负载 § 回馈式四象限1至3相功率放大器 CV/CC (针对P-HIL应用进行了优化) |
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