Diagnose von Gerätebatterien mit Impedanzspektrometrie (Diagnosis of Portable Secondary Batteries by Impedance Spectroscopy)
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Uwe Tröltzsch
Abstract
Zur Charakterisierung von Alterungseffekten von Gerätebatterien ist Impedanzspektroskopie eine der aussichtsreichsten Methoden, insbesondere bei der Trennung verschiedener Alterungseffekte. Bei einem breiten Einsatz der Impedanzspektroskopie im Online-Betrieb ergeben sich spezielle Anforderungen. Messzeiten müssen trotz niedriger Frequenzen kurz sein, was durch die Verwendung mehrfrequenter Signale erreicht wird. Modelle müssen mit verschiedenen Batterietypen verwendbar sein, weshalb Modelle von Mischelektroden Anwendung finden. Die Modellparameter müssen ohne Nutzerinteraktion bestimmt werden, daher wird eine Kombination von Evolutionären Verfahren und dem Levenberg-Marquardt-Algorithmus verwendet. Experimentelle Untersuchungen an einer Lithium-Ion-Zelle zeigen die Eignung der Impedanzspektroskopie zur Charakterisierung von Alterungseffekten. Eine Verringerung der Kapazität um 14% nach 230 Entlade-/Ladezyklen sowie eine Veränderung des Elektrolytwiderstandes, des Durchtrittswiderstandes und des Warburgkoeffizienten um jeweils etwa 60% wurden beobachtet.
Abstract
Impedance spectroscopy is one of the most promising methods for characterizing aging effects of portable secondary batteries because it delivers information about different aging mechanisms. An online characterization of aging effects “in the field” has some higher requirements than impedance spectroscopy for laboratory experiments. It requires a fast impedance measurement processes, a general model applicable with different batteries and a robust method for parameter estimation. A fast measurement of impedance spectrum was achieved measuring different frequencies simultaneously. For modeling batteries we propose to use composite electrode model. For parameter estimation a combination of evolution strategy and Levenberg-Marquardt-Method was implemented. An experimental investigation of a Lithium Ion battery showed a 14% decreased capacity after 230 discharge/charge cycles. Modeling results show that series resistance, charge transfer resistance and Warburg coefficient changed their values by approximately 60%.
© 2004 Oldenbourg Wissenschaftsverlag GmbH
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- Anwendung der Impedanzspektrometrie zur Selbstüberwachung amperometrischer Gassensoren (Use of Impedance Spectrometry for Self-Monitoring of Amperometric Gas Sensors)
- Diagnose von Gerätebatterien mit Impedanzspektrometrie (Diagnosis of Portable Secondary Batteries by Impedance Spectroscopy)
- Elektrische Impedanztomographie – ein Verfahren zur Überwachung der regionalen Lungenfunktion (Electrical Impedance Tomography – a Method for Monitoring Regional Lung Function)
- Produktinformationen
- Veranstaltungen September bis November 2004
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