线性扫描伏安法对电池和调节器的设计

线性扫描伏安法需要超过一个万用表。

谁知道将来会发生什么。与所有关注替代能源和气候变化,电池研究和电力电子能量储存往往退居幕后。如果你为储能系统和监管/设计电力电子收费系统的电池,你需要一些数据从目标电池你开始设计你的电子产品。

其中一个基本的测量线性扫描伏安法,和相关的测量技术,循环伏安法。这测量的目的是审视当前生产的电解质取决于应用的电压降穿过电解质。这些测量是很容易收集,但他们很难解释如果你不是一个化学家。一旦你理解这些测量的意义,它变得更容易设计一个充电器或者电池系统调节器。

线性扫描伏安法分析

电池包含一个电化学溶液接触电极,和流动正负电极之间的电流在电池是由电化学反应。这种电化学反应是氧化还原反应,电子离开一个电极(负极),进入另一个电极(正极)。的氧化还原电势区别这两个解决方案和终端电压的电池电极将决定电池的输出电压。

电源充电电池电化学反应是可逆的,就像许多其他的化学反应。当给定一个足够强大的电压、氧化还原反应可以逆转,电池可以充电。建立一个电池充电器的中心思想是确定系统中应该使用的充电电流。通过配对正确的充电电流为您的特定化学电池,你可以确定正确的充电时间,开路电压,甚至一生对你有用电池。

下面的图表显示从线性扫描伏安法测量结果。在这种测量,3-electrode电化学电池的电压是被以线性方式。扫描速度一般应缓慢足以收集测量稳定,但不是那么慢,目前开始减少可用的氧化还原反应中反应物消耗。电化电池的电流测量的电压,电流和电压数据是标注在图。

线性扫描伏安法曲线

在上面的图中,只有一个峰值,对应于电极上的氧化还原反应的进展。在一个真正的线性扫描伏安法图,你会经常看到一系列的峰值对应不同的化学反应发生的高速率不同的电压。一组常见的反应是吸附/解吸反应的电极。解释这种类型的图需要彻底理解的化学电池。

线性扫描伏安法和循环伏安法

相关测量技术用于检查电池行为是循环伏安法。在这种测量,两个值之间的线性电压被反复,产生两个电流与电压与磁滞曲线。其中一个曲线对应于一个减少阴极,,另一个对应于在阳极氧化。曲线的曲线是其中一个例子磁滞。请注意,你需要关注的范围应用电压驱动基本的氧化还原反应,而不是任何吸附/解吸反应或反应。

循环扫描伏安法曲线绘制和IUPAC约定。箭头显示了电压扫描方向的实验。

在这些情节的外加电压峰值的标准电极电位是电化电池。从这个可以确定能斯特(即潜力。,每个电极开路电压)使用氧化和减少物种的活动单元格:

从循环伏安法能斯特方程的开路电压数据。

这里,每个人工智能的活动是一个阳极或阴极反应,分别和Ec和Ea是阳极和阴极电位的循环伏安法图。剩下的电化学文学符号与它们通常的含义相同。

确定收费标准和电压

充电系统背后的理念是调节充电电流流入电池电压,同时保持在一个固定的值。这个想法是为了驱动电池内部的自发的氧化还原反应逆转,这就需要应用电压略高于开路电压。电池电压非线性将会下降作为电池的氧化还原反应中反应物的浓度,因此,开路电压也是非线性的。

而不是跟踪开路电压在充电和施加一个固定电压高于开路,典型的方法是简单地设置上述几V外加电压最大开路电压。确定电池的充电率监管系统,典型的方法是使用电流从20%到25%不等的理论能力,即。使用充电率,会导致电池充电4 - 5小时内。

充电期间预防副反应

这是一个简单的,但广泛使用的方法来确定适当的充电电流和电压输出调节器用于电池充电。当使用新电池材料(例如,独特先进的锂离子电池多孔分隔符),应格外注意这样一个意想不到的副作用反应不是诱导,可发生在应用电压或电流太大。

一些副反应会引起形态学分离器材料或电解质的变化,可以减少总容量,电池最大放电率,和其他重要的指标。电池非常敏感,也许你没有任何选择,只能建立一个控制系统跟踪电池电压在充电。这可以帮助防止充电期间可能发生的副反应。

新电池材料的开发和控制系统对这些电池是一个持续的材料科学与工程领域的研究。线性扫描伏安法和相关的测量将继续开发这些系统的基础。如果你有访问正确的PCB布局和设计软件,你可以设计重要的电子收费和管理组件这些系统所需要的。快板PCB设计者和节奏的全部设计工具套件非常适合设计这些系统和模拟他们的行为。

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