A módszer is része az eredménynek
Az akkumulátor viselkedésében ohmos, kapacitív és induktív hatások is megjelennek. Emiatt a belső ellenállásként megadott számot a mérési módszerrel együtt érdemes értelmezni.
DC-vizsgálatnál egy áramváltozásra adott feszültségválaszból számítunk ellenállást. A kiválasztott kiértékelési időpont befolyásolja, mely folyamatok járulnak hozzá az eredményhez. Az egyfrekvenciás AC-mérés gyors összehasonlítást tesz lehetővé, az EIS pedig frekvenciatartományban mutatja meg a cella válaszát. BioLogic AN38: DC és EIS összevetése.
Mire figyeljen az összehasonlításnál?
Különböző módszerekkel kapott értékeket ne kezeljen automatikusan azonos mennyiségként. Az összevetéshez következetes mérési protokoll szükséges. A gyártói cikk bemutatja a DC- és AC-eljárásokat, a Nyquist-diagram értelmezését és a frekvenciaválasztás jelentőségét. BioLogic: belső ellenállás, II. rész.
Egy cellamodell, három különböző szám
Saját oktatási példánkban egy állandó, 3,700 V-os feszültségforráshoz 10 mΩ soros ellenállást és egy párhuzamos RC-tagot kapcsolunk. Az RC-tag ellenállása 20 mΩ, kapacitása 50 F, ezért időállandója τ = RC = 1 s. A modell nem tartalmaz induktivitást, diffúziót, hőmérséklet-változást vagy töltöttségfüggő egyensúlyi feszültséget; nem egy konkrét akkumulátor illesztése.
Kezdetben az RC-tag nyugalomban van. A kisütőáramot 0-ról 1 A-re léptetjük; a kisütést pozitívnak vesszük. Az áram bekapcsolása után:
U(t) = 3,700 V − 1 A × [0,010 Ω + 0,020 Ω × (1 − exp(−t / 1 s))].
A látszólagos ellenállás ebben a konvencióban R(t) = [U(0−) − U(t)] / ΔI. Az ideális, közvetlenül a lépcső utáni érték 10 mΩ. Egy másodpercnél a kapocsfeszültség 3,67736 V, az ellenállás 22,64 mΩ; tíz másodpercnél 3,67000 V, illetve közel 30,00 mΩ. Ugyanaz a változatlan modell tehát három eredményt ad a kiértékelési időponttól függően.
A saját számított ábra az áramlépcső utáni választ mutatja. Nem mérési adat, és a megadott áram nem általános mérési ajánlás.
Miért nem ugyanennyi az 1 kHz-es érték?
Ugyanennek az ideális áramkörnek az impedanciája Z(ω) = 0,010 + 0,020 / (1 + jω × 1 s) Ω, ahol ω = 2πf. Ebből 1 kHz-en a modulus közel 10,000001 mΩ, a fázis pedig −0,018°. Az egy másodperces DC-eredmény mégsem hibás: más választ jellemez.
Egy másik, tisztán számtani példa: ha egy frekvencián Z = 10 − j10 mΩ, akkor a valós rész 10 mΩ, de a modulus √(10² + 10²) = 14,14 mΩ. Az adatmező elnevezéséből önmagában ezért ne következtessen arra, hogy a műszer melyik mennyiséget közli.
A BioLogic ACIR-eljárása egy frekvencián dolgozik; galvanosztatikus és potenciosztatikus változata is van. A DCIR szintén elérhető az EC-Lab és BT-Lab szoftverben. BioLogic: módszerek és szoftveres kiértékelés.
Mikor indokolt teljes spektrumot mérni?
Ha azt kutatja, miért változott a cella viselkedése, az egyetlen ellenállásszám kevés támpontot adhat. A BioLogic AN38 DC- és EIS-eredményeket vet össze, és a dinamikus ellenállást csak közelítésként kezeli a frekvenciatartományban kapott információhoz képest. BioLogic AN38.
A példánkból levonható következtetés: a DC-időpont egyszerű átnevezése frekvenciává nem teszi azonossá a két mérőszámot. A spektrumból illesztett ellenállást is az alkalmazott modell megnevezésével érdemes közölni. Egy jól illeszkedő görbe önmagában nem bizonyít egyetlen fizikai értelmezést.
Mit tartalmazzon a mérési jegyzőkönyv?
Az alábbi lista saját javaslat a követhető összehasonlításhoz:
- Állapot: cellaazonosító, előző ciklus, töltöttségi állapot meghatározása, hőmérséklet és pihentetés.
- DC-beállítás: kezdő és végső áram, impulzushossz, kiértékelési időpont, mintavétel és előjel-konvenció.
- AC-beállítás: frekvencia vagy frekvenciatartomány, gerjesztés amplitúdója és annak definíciója, DC-munkapont.
- Bekötés: feszültségérzékelés helye, cellatartó, vezetékek és a csatlakozás megismételhetősége.
- Eredmény: R(t), valós rész, modulus vagy illesztett paraméter; mértékegység, ismétlések és szórás.
Ha például két sorozat közt cellatartót cserélt, ezt jelölje a grafikonon is. Egy kiugró eredménynél mentse a teljes időgörbét: a végső ellenállásszám nem mutatja meg, hogyan alakult ki a feszültségesés.
A műszerválasztóban a csatornaszám, áram és EIS-igény alapján indulhat el. A mérési tervhez olvassa el az EIS alapjait és az adatminőségi útmutatót; a konkrét konfigurációt szakmai egyeztetésen pontosíthatjuk.
A ciklizálási protokoll és a kapacitásmérés tervezéséhez olvassa el az akkumulátortesztelőkről szóló útmutatót.
