电池作为现代社会中不可或缺的储能设备,已经成为了支撑新能源发展的关键技术之一。在近40年的时间里,随着人们对新能源的不断探索和研究,电池技术也在持续发展和优化。电化学阻抗谱(EIS)是测量电池的技术手段之一,通过使用多种正弦交流信号激励扰动电池电极,并采样分析其响应信号,能够获取电池的电化学特征信息。这种测试方法具有无损、非破坏性和高精度等优点,因此被广泛应用于电池生产和研发过程中。在电动汽车和储能系统中,电池的状态监测和健康管理至关重要。EIS可以作为一种非破坏性的在线监测技术,实时获取电池的阻抗信息,并据此评估电池的剩余容量、内阻变化以及健康状态等关键参数。通过结合其他监测手段(如电压、电流和温度等),可以实现对电池状态的全部监测和精细管理,提高电池系统的安全性和可靠性。这些信息对于优化电池设计和生产过程、提高电池性能和稳定性具有重要意义。例如,通过EIS测试可以评估电池的容量、内阻、自放电率等关键性能参数,以及研究电池在不同温度、电流密度和老化条件下的性能表现。随着新能源产业的不断发展,对电池性能的要求也越来越高。炙云科技的动态EIS技术为电池行业的发展提供强大的支持。青海动态eis报价表
SOH是电池健康状态的反映,是电池老化状态的判断指标。电池经过一定次数的充放电循环后,电池的衰退明显加剧,主要表现在放电电压和放电容量的降低,这会对电池的使用性能产生挑战。张文华等探究了磷酸铁锂电池老化状态与电池阻抗的关系,详细分析各阻抗成分随循环次数的变化规律。发现800次以上的循环周期对电荷传递阻抗影响很大,对欧姆阻抗和扩散阻抗的影响微乎其微。他们认为SOH在95%~100%之间,欧姆阻抗、电荷转移阻抗和扩散阻抗基本保持稳定,电池处于充放电稳定状态。SOH降低到90%以下,电荷转移阻抗和扩散阻抗明显增大,电解液与电极的界面结构逐渐发生破坏,阻抗谱中低频区域出现了一段新的圆弧,究其原因可能是电池负极材料受到破坏,嵌锂反应变慢。他们的研究显示出交流阻抗与电池劣化程度的相关性,可以用来筛选出老化的电池,有利于锂离子电池的梯次利用。基于电化学阻抗谱,张彩萍等对电池老化特征进行了分析,提出了梯次利用锂离子电池从而延长寿命的方式。将新旧电池的阻抗谱曲线进行对比,发现使用后的电池性能衰退主要是电化学极化阻抗和浓差极化阻抗增大引起的,并且提出了控制充放电倍率来控制极化程度的方法。安徽动态eis厂家直销动态EIS技术结合宽带宽激励信号,实现高精度的阻抗测量。
EIS通过在电化学系统(如锂离子电池)上施加小幅度的正弦波交流信号,并测量系统在不同频率下的响应,从而得到系统的阻抗随频率的变化关系。这种关系反映了电池内部电化学过程的频率响应特性,包括电荷转移、离子扩散、界面反应等。EIS测试过程中,施加的交流信号幅度很小,不会对电池内部结构造成破坏,因此可以反复测试以跟踪电池性能的变化。通过测量宽频率范围内的阻抗变化,EIS可以获取电池内部多个电化学过程的详细信息,如电荷转移电阻、扩散系数等。结合在线监测技术,EIS可以实时监测电池在充放电、老化、故障等过程中的阻抗变化,为电池管理提供重要依据。不同SOC下,锂离子电池的阻抗特性会有所不同。通过在不同SOC下进行EIS测试,可以建立阻抗与SOC之间的关系模型,从而实现对电池SOC的准确评估。随着电池的老化,其内部阻抗会逐渐增加。通过定期或连续进行EIS测试,可以监测电池阻抗的变化趋势,从而评估电池的健康状态并预测剩余使用寿命。在电池发生过充、过放、内部短路等故障时,其阻抗特性也会发生明显变化。通过对比正常状态与故障状态下的EIS图谱,可以及时发现并诊断电池故障。
电池动态EIS(电化学阻抗谱)是一种重要的电化学测试技术,具有许多优点,但也存在一些局限性。以下是电池动态EIS的优缺点:优点:无损检测:电池动态EIS是一种无损的测试方法,可以在不破坏电池的情况下获取电池的状态和性能信息。这对于电池的评估和优化非常有利,可以避免因测试而对电池造成损害。原位测量:电池动态EIS可以在电池工作的实际环境中进行测量,获取电池在实际工作条件下的电化学信息。这有助于更准确地评估电池的性能和状态。宽频测量:电池动态EIS可以在很宽的频率范围内进行测量,从低频到高频都能获取电池的阻抗谱图。这有助于了解电池在不同频率下的电化学行为和变化规律。信息丰富:电池动态EIS可以获取电池内部的电极动力学过程、电荷转移反应、界面演变和质量扩散等信息。这些信息有助于深入理解电池的电化学反应机制和性能变化规律。缺点:测试时间长:电池动态EIS需要进行多个不同频率的测量,每个频率下都需要一定的时间来获取稳定的阻抗谱图。这可能导致测试时间较长,影响测试效率。需要专业分析:电池动态EIS获取的阻抗谱图需要经过专业的分析和处理才能转化为有用的电化学信息。这需要具备专业的电化学知识和技能。动态EIS适用于多种电池测试场景,如电池研发与优化、生产质量控制、状态评估与预测以及安全性能评估。
电阻是在电路中对电流阻碍作用的大小,数值上等于电压/电流,理想的电阻且满足下面关系,遵循欧姆定律,电阻值大小和频率无关。然而现实中很多电路元件的属性更为复杂,不得不采用更为常用的电路元件-阻抗,不同于电流,阻抗受频率影响,阻抗的测试一般用小幅度的交流信号激励测得,其大小值也表示为电路对电流阻碍作用的大小。在电化学体系中,EIS不仅应用在于电化学过程的表征,例如在电极动力学,界面双电层等,而作为一个电化学装置优化工具去做材料挑选,电化学防腐等方面。动态EIS技术能够实时监测电池的状态和性能变化,及时发现异常情况并采取相应措施。广西动态eis厂家直销
动态EIS是一种无损的测试方法,可以在不破坏电池的情况下获取电池的状态和性能信息。青海动态eis报价表
奈奎斯特图和波特图在多个方面存在明显的区别,主要体现在它们的定义、表示方式、应用范围以及分析重点上。奈奎斯特图(Nyquist Plot):定义:奈奎斯特图是一种线性控制系统的频率特性图,用于描述连续时间的线性非时变系统的频率响应的增益及相位。它通过将频率响应的增益和相位以极坐标的方式绘出,常在控制系统或信号处理中使用,用于判断有反馈的系统是否稳定。表示方式:奈奎斯特图的横坐标是阻抗的实部Z',纵坐标是阻抗虚部Z''的负值(-Z''),以形成闭合曲线或半圆。这样的表示方式能够直观地展示系统阻抗随频率的变化趋势。波特图(Bode Plot):定义:波特图是由荷兰裔科学家波特在1930年发明的,用于分析系统的频率响应。它通常由两张图组成:一张是幅频响应图,表示频率响应增益的分贝值对频率的变化;另一张是相频响应图,表示频率响应的相位对频率的变化。表示方式:波特图的横轴是频率的对数坐标,单位为Hz;幅频图的纵轴是幅值的对数,单位为dB;相频图的纵轴是相位,单位为°。这种半对数坐标的表示方式能够缩短坐标轴,使得在较宽的频率范围内观察系统的增益和相位变化成为可能。青海动态eis报价表