电化学阻抗谱测量结果的解释

关键的外卖

• 电化学细胞通常作为DC元素所讨论的,但他们可以用一个交流驱动源。

• 在AC驱动时,一个电化学的电池有使用电化学阻抗谱测量的阻抗。

• 通过观察一个电化学阻抗谱,不同的化学过程控制电化学反应可以确定。

智能手机电池可以归因于电化学阻抗谱测量,用于电池的设计。

如果你正在读这篇文章在智能手机上,然后你可以感谢电化学阻抗谱测量帮助设计电池。作为电池设计和测试的一部分,这些测量是用来监控反应动力学,电荷状态(SoC),一生中,电池包内温度、和错误。

这扫频技术是简单的执行。它还提供了一个测量多个物理过程,给系统设计一个简单的方法极大地理解它们的电化学细胞的动力学。

电化学阻抗谱是什么?

电化学细胞复杂的电力系统,他们有不同的因素,有助于整体阻抗。电化学阻抗谱是一种频率扫描技术用于测量的阻抗电化电池在一个广泛的频率范围。的电路模型来描述一个电化学系统,电化学阻抗谱是用来测量电阻,电容,电感通过监控当前的频率响应而被一个AC来源。

电化学系统涉及多个化学过程,不同的过程有不同的特征时间常数控制他们的瞬态行为。电化学光谱分析的目的是确定动力学参数管理这些不同过程的电化学系统。通过全面的频率范围,不同的因素导致阻抗可以确定在不同的频率范围。

电化学阻抗谱的测量可以通过应用一个交流源聚集的阴极和阳极电化电池。一旦收集的数据,它可以用来提取电路参数的反细胞,这是一个标准的电路模型来描述一个电化学的电池的电气行为。

反细胞模型可用于描述电化电池阻抗的电路模型。

上述模型描述电化学阻抗纯粹是线性的,匹配的实际行为电化学细胞在低输入信号电平。在高输入电平,许多电化学细胞会表现出非线性响应。

分析非线性电化学阻抗谱测量自己的电化学领域;看看这个评论文章有关这个主题的更多信息。让我们更深入地审视线性电化学阻抗谱分析,控制大多数情况下在实践中遇到的。

可视化电化学阻抗谱数据

有两种方法来可视化电化学阻抗谱测量。一个是一个典型的重对数坐标图,这将显示在不同频率的阻抗。另一个是尼奎斯特图,比较了电化学阻抗的实部和虚部。

双对数阻抗谱

重对数坐标图的电化电池的阻抗谱是一种可视化不同主要物理过程之间的过渡电化电池。这是最简单的情节构造使用电化学阻抗谱数据。频率和阻抗(大小)都标注在对数尺度;高原的情节显示当不同物理过程主导决定电化学阻抗。每个地区的斜坡情节也会显示。

尼奎斯特图和相应的电化学阻抗谱测量波德图的例子。

奈奎斯特图

尼奎斯特图由策划-虚拟阻抗与单个电极的阻抗的实部或电化电池本身。相应的一个示例如下所示波德图,它显示了阻抗大小和相位。在奈奎斯特图的峰值,我们有一个对应的波德图的下降阶段。这些点下面的示例图所示。

尼奎斯特图和相应的电化学阻抗谱测量波德图的例子。

典型的奈奎斯特图的电化学阻抗谱的情节可能不像上面的例子中,根据物理过程,控制细胞的电化学行为。一旦细胞的华宝阻抗,阻抗曲线偏离典型的半圆的形状在奈奎斯特图和将成为线性的。这往往发生在峰值附近的奈奎斯特图频率扫。尼奎斯特图中相应的峰值表示了不同的主要物理过程之间的过渡管理电池的电化学反应。

下图显示了不同部分的电路模型一个电化学的电池在奈奎斯特图产生曲线的部分。这些不同的曲线部分可以相互叠加产生一个非常复杂的奈奎斯特图。这允许在电路模型中不同部分的电化电池决定仅仅通过观察尼奎斯特图的不同部分。在这些情节,W是华宝阻抗。

尼奎斯特图反电路块的细胞模型。

电化学系统的模拟

一旦各种反细胞电路块从测量数据中提取,系统设计者可以与大系统集成电路模型和运行模拟一个完整的电路。如果设计师有一个电路模型细胞,他们可以运行香料模拟细胞和任何外部电路,就像他们会与任意一个其他线路的流程。我们通常使用线性系统在电化学阻抗谱,任何标准的模拟运行系统中没有进一步的近似。

的从节奏前端设计特点可以用来建立电路模型的基于电化学阻抗谱测量系统。您可以使用建模与仿真应用PSpice软件模拟器模拟电化学系统行为和设计支持电路。的分析工具PSpice软件还可以帮助您优化设计与电化学系统的交互。

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