電池作為現(xiàn)代社會中不可或缺的儲能設(shè)備,已經(jīng)成為了支撐新能源發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一。在近40年的時間里,隨著人們對新能源的不斷探索和研究,電池技術(shù)也在持續(xù)發(fā)展和優(yōu)化。電化學(xué)阻抗譜(EIS)是測量電池的技術(shù)手段之一,通過使用多種正弦交流信號激勵擾動電池電極,并采樣分析其響應(yīng)信號,能夠獲取電池的電化學(xué)特征信息。這種測試方法具有無損、非破壞性和高精度等優(yōu)點,因此被廣泛應(yīng)用于電池生產(chǎn)和研發(fā)過程中。在電動汽車和儲能系統(tǒng)中,電池的狀態(tài)監(jiān)測和健康管理至關(guān)重要。EIS可以作為一種非破壞性的在線監(jiān)測技術(shù),實時獲取電池的阻抗信息,并據(jù)此評估電池的剩余容量、內(nèi)阻變化以及健康狀態(tài)等關(guān)鍵參數(shù)。通過結(jié)合其他監(jiān)測手段(如電壓、電流和溫度等),可以實現(xiàn)對電池狀態(tài)的全部監(jiān)測和精細(xì)管理,提高電池系統(tǒng)的安全性和可靠性。這些信息對于優(yōu)化電池設(shè)計和生產(chǎn)過程、提高電池性能和穩(wěn)定性具有重要意義。例如,通過EIS測試可以評估電池的容量、內(nèi)阻、自放電率等關(guān)鍵性能參數(shù),以及研究電池在不同溫度、電流密度和老化條件下的性能表現(xiàn)。隨著新能源產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展,對電池性能的要求也越來越高。動態(tài)EIS技術(shù)使電池檢測更加快速、準(zhǔn)確和可靠。海南動態(tài)eis哪里好
EIS通過在電化學(xué)系統(tǒng)(如鋰離子電池)上施加小幅度的正弦波交流信號,并測量系統(tǒng)在不同頻率下的響應(yīng),從而得到系統(tǒng)的阻抗隨頻率的變化關(guān)系。這種關(guān)系反映了電池內(nèi)部電化學(xué)過程的頻率響應(yīng)特性,包括電荷轉(zhuǎn)移、離子擴散、界面反應(yīng)等。EIS測試過程中,施加的交流信號幅度很小,不會對電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)造成破壞,因此可以反復(fù)測試以跟蹤電池性能的變化。通過測量寬頻率范圍內(nèi)的阻抗變化,EIS可以獲取電池內(nèi)部多個電化學(xué)過程的詳細(xì)信息,如電荷轉(zhuǎn)移電阻、擴散系數(shù)等。結(jié)合在線監(jiān)測技術(shù),EIS可以實時監(jiān)測電池在充放電、老化、故障等過程中的阻抗變化,為電池管理提供重要依據(jù)。不同SOC下,鋰離子電池的阻抗特性會有所不同。通過在不同SOC下進行EIS測試,可以建立阻抗與SOC之間的關(guān)系模型,從而實現(xiàn)對電池SOC的準(zhǔn)確評估。隨著電池的老化,其內(nèi)部阻抗會逐漸增加。通過定期或連續(xù)進行EIS測試,可以監(jiān)測電池阻抗的變化趨勢,從而評估電池的健康狀態(tài)并預(yù)測剩余使用壽命。在電池發(fā)生過充、過放、內(nèi)部短路等故障時,其阻抗特性也會發(fā)生明顯變化。通過對比正常狀態(tài)與故障狀態(tài)下的EIS圖譜,可以及時發(fā)現(xiàn)并診斷電池故障。吉林動態(tài)eis有哪些通過動態(tài)EIS技術(shù),可以深入了解鋰電池的電荷傳遞過程,為電池性能優(yōu)化提供指導(dǎo)。
傳統(tǒng)的鋰電池檢測主要是通過物理方法,如以高性能單片機為重點,采用自動控制理論,對鋰電池的充放電進行測試。這種測試方法可有效地防止鋰電池過壓、過充、過放、過溫,同時也可以有效地檢測電池的電壓狀態(tài)。但也有其不足的一面,就是檢測存在一定的誤判率,會造成原材料的損失。針對鋰電池的國家標(biāo)準(zhǔn),可以利用EIS技術(shù)來監(jiān)測鋰電池狀態(tài)。在用電化學(xué)阻抗譜法監(jiān)測鋰電池的過程中,可將其看成一個穩(wěn)定的線性系統(tǒng)。假設(shè)有一角頻率為ω的正弦波電流信號X,如果將X輸入電池系統(tǒng)中,則會從電池系統(tǒng)中輸出一個角頻率也為ω的正弦波電流信號Y。我們可以得出不同角頻率下的Y與X的關(guān)系,即頻率響應(yīng)的函數(shù)值,此值就是電池的電化學(xué)阻抗譜。通過電化學(xué)阻抗譜曲線,我們可以建立電池系統(tǒng)的等效電路并確定電路中的相關(guān)元件,從而得出有關(guān)過程的動力學(xué)參數(shù)或有關(guān)體系的物理參數(shù),然后對這些參數(shù)數(shù)據(jù)進行篩選并處理。通過阻抗譜曲線的形狀得到電池內(nèi)部的等效電路。典型的鋰離子電池的等效電路如圖1所示。Rb是溶液電阻,R電解是電荷傳遞電阻,C雙層是電雙層電容。有了等效電路,利用非線性小二乘法擬合的方法處理,就得到了等效電路中的各元件的參數(shù)值,進而來對鋰離子電池的狀態(tài)進行監(jiān)測。
電化學(xué)阻抗譜EIS是一種“準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)頻率域測量方法”,它可測量電勢和電流間存在著線性關(guān)系。具體地說就是給電化學(xué)系統(tǒng)施加一個頻率不同的小振幅的交流電勢波,這個交流電勢波與電流信號的比值,我們稱為系統(tǒng)的阻抗。當(dāng)我們將電化學(xué)系統(tǒng)看成一個由電阻、電容和電感等基本元件組成的等效電路,并通過EIS,對等效電路的構(gòu)成及元件大小進行測量,同時根據(jù)測量結(jié)果對電化學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和電極過程進行分析。EIS測定的頻率范圍很寬,因此,使得測量結(jié)果的數(shù)學(xué)處理簡化,同時也可得到比常規(guī)電化學(xué)方法更多的動力學(xué)和電極界面結(jié)構(gòu)的信息。動態(tài)EIS技術(shù)為電池的回收和再利用提供了有效的評估手段,促進環(huán)保。
電化學(xué)阻抗譜是在電化學(xué)電池處于平衡狀態(tài)下(開路狀態(tài))或者在某一穩(wěn)定的直流極化條件下,按照正弦規(guī)律施加小幅交流激勵信號,研究電化學(xué)的交流阻抗隨頻率的變化關(guān)系,稱之為頻率域阻抗分析方法。也可以固定頻率,測量電化學(xué)電池的交流阻抗隨時間的變化,稱之為時間域阻抗分析方法。鋰離子電池的基礎(chǔ)研究中更多的用頻率域阻抗分析方法。EIS由于記錄了電化學(xué)電池不同響應(yīng)頻率的阻抗,而一般測量覆蓋了寬的頻率范圍(μHz-MHz),因此可以分析反應(yīng)時間常數(shù)存在差異的不同的電極過程。2.1電極過程動力學(xué)信息的測量電化學(xué)阻抗譜在鋰離子電池電極過程動力學(xué)研究中的應(yīng)用非常多。一般認(rèn)為,Li+在嵌入化合物電極中的脫出和嵌入過程包括以下幾個步驟,如圖1所示,①電子通過活性材料顆粒間的輸運、Li+在活性材料顆粒空隙間電解液中的輸運;②Li+通過活性材料顆粒表面絕緣層(SEI)的擴散遷移;③電子/離子在導(dǎo)電結(jié)合處的電荷傳輸過程;④Li+在活性材料顆粒內(nèi)部的固體擴散過程;⑤Li+在活性材料中的累積和消耗以及由此導(dǎo)致活性材料顆粒晶體結(jié)構(gòu)的改變或新相的生成。動態(tài)EIS技術(shù)用于評估二手鋰電池的性能。青海動態(tài)eis單價
炙云科技推出基于動態(tài)EIS技術(shù)的電池狀態(tài)評估系統(tǒng)。海南動態(tài)eis哪里好
磷鐵鋰電池的EIS阻抗譜具有多種展示方法,常用的為復(fù)數(shù)阻抗圖和阻抗波特圖。復(fù)數(shù)阻抗圖是以阻抗的實部為橫軸,負(fù)的虛部為縱軸繪制的曲線,亦稱之為Nyquist圖或Cole-cole圖。通過分析阻抗譜圖,可以獲得電池系統(tǒng)的電化學(xué)特性參數(shù),如電解液電導(dǎo)率、電極材料的電化學(xué)反應(yīng)速率等。在實際應(yīng)用中,EIS阻抗譜通常與其他測試方法結(jié)合使用,以更好地了解磷鐵鋰電池的電化學(xué)特性和性能表現(xiàn)。例如,通過將EIS阻抗譜與恒流充放電測試相結(jié)合,可以更準(zhǔn)確地評估電池的容量、內(nèi)阻等性能參數(shù),預(yù)測電池的壽命和性能衰減趨勢。此外,EIS阻抗譜還可以用于指導(dǎo)磷鐵鋰電池的材料選擇和結(jié)構(gòu)設(shè)計,提高電池的能量密度和安全性。海南動態(tài)eis哪里好