阻抗谱法和频率响应分析是研究二次电池电化学特性的强有力工具。自1970年以来,随着专用设备和分析软件的上市,相关论文数量激增。不过,传统上,电化学阻抗分析通常使用等效电路分析,而等效电路分析需要很高的专业知识。DRT分析被期望是一种解决这一问题的分析方法,现在很多用户都在使用。自2005年以来,也有很多论文发表。看这篇文章的研究人员中,不少人已经有过DRT分析的经验。
有经验的人应该了解,即使使用DRT分析,有时也会得不到预期的分析结果,或者出现看起来错误的分析结果,这种情况并不少见。DRT分析到底是不是万能的,或是说根本是无用的分析方法,目前研究人员之间的争论依旧不断。不过,在此想向DRT分析的用户们推荐一篇论文。

这篇论文说,DRT分析在二次电池和燃料电池的阻抗分析中是非常有效的分析方法。不过,因为DRT分析属于逆变换计算,所以测量数据的准确性和噪声控制非常重要。
为了正确地对包含噪声的数据进行逆变换,需要进行正则化。通过正则化可以减少噪声的影响,从而进行逆变换计算。不过,正则化也有一些问题。正则化参数λ太小的话,噪声的影响无法完全去除;而如果正则化参数λ影响太大,又会导致无法正确分离峰值。为了进行正确的DRT分析,用户需要找到最合适的正则化参数。作者还提到,看起来复杂的问题,最简单的解决方法是减少测量噪声,获取可靠的数据。
介绍一下论文中的数据。下图显示了无噪声的数据(黑色)和故意加入噪声的数据(红色)的DRT分析结果。
图5的结果只有一个峰值。通过正则化,无论是否有噪声,都得到了相同的结果。

图6是有两个峰的数据。没有噪声的数据可以分成两个峰,但含有噪声的数据由于过度正则化的影响,峰会变成一个,而且噪声的影响会在本来不会出现的频率上出现峰。
图7也是有两个峰的数据。红色的数据是噪声不是随机噪声,而是只有一个点异常大的结果。这种情况下,DRT的结果也完全不同,显示的结果是不正确的。


论文里说明,只要分析正确的数据,就能进行有效的阻抗分析。图11展示了该模型在anode supported SOFC (ASC)光谱上的应用。

正如刚才介绍的,这篇论文并没有强调DRT分析的复杂性,而是说明了要进行正确的DRT分析,使用正确的数据(噪音少、精度高的数据)有多重要。
EIS测量中的噪声是由于什么原因产生的呢?
一般来说,EIS测量的噪声可以分为三个方面:
– 不满足进行正确阻抗测量的三条件
– 受到外部噪声的影响
– 阻抗测量设备的测量精度
一般来说,要评估EIS测量结果会使用K-K变换。Kramers-Kronig(K-K)变换是一种可以用来确保所获得的阻抗的准确性和可重复性的工具
东扬精测销售的BioLogic公司电化学测量设备
东扬精测销售BioLogic公司(法国)的电化学测量系统BCS系列。在阻抗测量方面,BioLogic的VMP3和SP-300得到了很多客户的高度评价,认为测量非常可靠。BioLogic有40多年的历史,是全球二次电池市场上份额最大的领导品牌之一。BCS系列汇集了BioLogic的技术和经验,因此也能为客户提供高可靠性的EIS测量。

18650电池阻抗测试
结语
・欢迎随时咨询,观看BioLogic BCS系列的演示测量。
・如果您更关心的是正则化参数λ的问题而不是测量精度的问题,东扬精测系统也有针对正则化参数λ的解决方案。
・想了解正确EIS测量的三个条件,以及在EIS测量的噪声对策方面遇到困扰,也请联系我们,将使用资料进行说明。
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