AC インピーダンスは、一般的に使用されるリチウムイオン電池の検出方法であり、基本的な原則は、異なるインピーダンスの種類の区別を達成するために、結果のフィードバック (電流信号または電圧信号) に応じて異なる周波数正弦波信号を適用することにより、時間に異なる応答するために、Li-イオン電池内の異なるインピーダンスタイプを使用することです 例えば、反応の高周波相においては、拡散インピーダンスの電解液中の Li + と電気的な接触インピーダンスを主とし、中間周波数相反応は、電極/電解質界面電荷交換インピーダンスであり、低周波相は活性物質の主反応であり、また、聖膜の拡散インピーダンスである。
li イオン電池の自己放電スクリーニングは、リチウムイオン電池にとって非常に重要な作業であり、電池パックの信頼性に直結しているのは、通常、電池工場は室温又は高温でリチウムイオン電池を7-28 日間保管し、検出電圧を介して電池の異なる自己放電率を濾過する方法の容量低下、 また、リチウムイオン電池の製造工程において自己放電がボトルネックとなっています。 ピエロ s. Attidekou (最初の著者、英国ニューカッスル大学のコミュニケーション・オーサー) は、AC インピーダンス方式の採用により、Li イオン電池の自己放電スクリーニングの時間を数週間から10分以内に短縮し、連続的な最適化によって、スクリーニング時間を約10min に短縮することが期待されている。
ピエロ s. attidekou は、研究対象として有名な軍と宇宙のリチウムイオン電池メーカーサフトから2つの40Ah 円筒形電池を採用しています (電池情報は、下の表に示されている), そのうちの1つは、通常のバッテリーです (自己放電率は 2.108 mv/日 もう1つは自己放電が大きい (自己放電率 3.940 mv/日、バッテリ 1) は、それぞれ、彼らは 0% の SOC 状態 (C/10 放電 3.2 v) で、異なる温度 (15、20、25、30℃) の AC インピーダンスマップのテスト。
以下に示すように eis マップの異なる温度で2つの電池は、図から2つのバッテリ EIS アトラスが2個の円弧で構成されていることが分かる第1は中央バンドの小さな円弧で、2番目は低バンドの大きな円形構造で、円弧の半径の温度上昇曲線は減少し、カーブ全体も左になります (インピーダンスは小さくなります)。 この動きは、バッテリの電荷交換インピーダンスだけでなく、電解液中の Li + の拡散インピーダンスも大幅な下降傾向を示しているため、温度が上昇することを示しています。
pierrots の上の EIS のアトラスの特徴に従って。 Attidekou は以下の等価回路を設計し、前記 L1 はインダクタンス、R1 ωインピーダンス、2つの平行抵抗の裏面は2半円の図を表し、前記 CPE は一定の位相角素子であり、主に反応電極界面容量特性を、rp、a および rp、c は負および正の電荷交換インピーダンスに対して、 WA と WC は陰極と陰極における Li + の固相拡散インピーダンスである。
2つの電池の EIS アトラスは、上記の図に示す等価回路を装着し、そして、すべてのフィッティングエラーは0.6 から 2.4% の間に、テーブル A は自己放電バッテリであり、次の表 B は、低速自己放電電池であり、R1 はリチウムイオン電池内部のオーミックインピーダンスを表し、電解質、コレクタ流体 、主として温度が上昇するにつれて電解液中の Li + の拡散インピーダンスが低下するため、温度が上昇するにつれて R1 を減少させる傾向として、ダイヤフラムと活性物質粒子との接触インピーダンスが表からわかる。 以下のグラフは、R1 と温度 T との関係を示しています。自己放電電池は非線形特性を示しているが、自己排出電池のいくつかの欠陥があることを示している間に、通常のセルログ (1/r1) は、遅い自己排出と 1000/T を示しています。
EIS の動作の原則は、異なる時間定数 (以下に示すように) と異なるインピーダンスを使用することです。次の図は、2つのバッテリ正 (三角) と負の (平方) 時間定数温度変化の傾向では、2つのバッテリの正の時間定数は、負の傾向よりも大幅に大きいことがわかりますが、バッテリ温度の増加と、 正と負の時間定数が減少し、自己放電高速化電池1については、電池温度が25℃に達したときに、正の時間定数が陰性未満であり、自己放電が遅い電池2については、30℃の温度でのみ、正の時間定数が負の時間定数未満となる。 この点からも、自己放電高速バッテリーを見ることができます1いくつかの問題があります。.
下図は、2セル電荷交換インピーダンス RP の対数とバッテリ温度の関係で、EIS 図の第1半円のインピーダンスは、主に陽極の Attidekou 膜インピーダンスと陰極の電荷交換インピーダンスで構成されています。 EIS 図中の第2のセミサークルについては、正電荷交換インピーダンスを主成分とし、著者は、対数と温度の生産曲線の交換インピーダンスを充電します (下図のように), 我々は低温の場合に見ることができる図から, 負のインピーダンスは、肯定的よりも有意に高いです, しかし、温度の上昇とこの現象が逆転されている, 自己放電高速バッテリ1の場合、25℃後の負のインピーダンスは、正のインピーダンスよりも低く、30℃負のインピーダンスで自己放電遅いバッテリー2は、また、リチウムイオン電池の自己放出を高速に区別するために使用することができる正のインピーダンスよりも低いです。
下の図は、AC インピーダンスデータから得られた li + 拡散係数のデータをもとにした Attidekou で、温度上昇に伴って2セル li + の拡散係数が大きくなることがわかるが、それでも2つの電池間の明らかな隙間を見ることができ、 これは、異なる自己放電レート電池を判断するための基礎として使用することもできます。
AC インピーダンスは、リチウムイオン電池の内部反応と化学的変化を研究するための強力なツールであり、ピエロ s. Attidekou の作品は、明らかな違いの温度変化の傾向と、オームのインピーダンス、電荷交換インピーダンスと界面容量の自己放電別のリチウムイオン電池を示しています リチウムイオン電池の自己放電率を向上させるために使用することができますので、そのためには、生産効率の改善、リチウムイオン二次電池の自己放電のスクリーニングを加速する。
