LCMS
Další informace
WebinářeO násKontaktujte násPodmínky užití
LabRulez s.r.o. Všechna práva vyhrazena. Obsah dostupný pod licencí CC BY-SA 4.0 Uveďte původ-Zachovejte licenci.

Differential capacity analysis (DCA) for battery research with INTELLO

Aplikace | 2024 | MetrohmInstrumentace
Elektrochemie
Zaměření
Průmysl a chemie
Výrobce
Metrohm

Souhrn

Význam tématu


Diferenciální kapacitní analýza (DCA) nabízí detailní vhled do elektrochemických procesů v bateriích, umožňuje identifikovat fáze, přechody a degradační mechanismy a je klíčová pro vývoj a optimalizaci Li-ion a dalších systémů.

Cíle a přehled studie / článku


Cílem této příručky je představit principy DCA, aplikace dQ/dE grafů a demonstrovat schopnosti softwaru INTELLO při analýze čtyř komerčních baterií různých typů během nabíjecích a vybíjecích cyklů.

Použitá metodika a instrumentace


  • Výpočet diferenciální kapacity podle vzorce dQ/dE = |Qn+1 - Qn| / (En+1 - En)
  • Sběr dat při nízkých a středních C-rátech (C/10 až 1C) pro rozlišení kinetických procesů
  • Nastavení napěťových limitů a proudových režimů pro každý typ článku
  • Platforma INTELLO pro automatizované řízení cyklování a zobrazení dQ/dE
  • Potenciostat/galvanostat VIONIC řízený softwarem INTELLO

Hlavní výsledky a diskuse


  • LIR2450 coin-cell: srovnání cyklování při 1C a 0,1C odhalilo rozdílné špičky v NMC-532 katodě a vliv C-rátu na kinetiku reakcí
  • Sledování stárnutí po 100 cyklech ukázalo pokles výšky a posun špiček, indikující úbytek lithiového inventáře a možnou degradaci elektrolytu
  • INR21700-33J: během nabíjení tři špičky při 3,58 V, 3,60 V a 3,72 V a odpovídající tři špičky při vybíjení, charakteristické pro NMC katodu
  • HTPFPR-18650 LFP/graphite: čtyři nabíjecí špičky (3,32–3,44 V) a čtyři vybíjecí (3,11–3,24 V) odrážejí Li-ion interkalaci a fázi lithiového fosforečnanu
  • BK-3MCDE Ni-MH: jediná špička při 1,4 V (nabíjení) a 1,28 V (vybíjení) odpovídá přechodu Ni(OH)2 ↔ NiOOH

Přínosy a praktické využití metody


  • Vyšší citlivost na drobné elektrochemické děje a fázové změny oproti klasickým křivkám E vs Q
  • Možnost sledovat stárnutí a degradační procesy v reálném čase
  • Podpora optimalizace materiálů a provozních podmínek baterií
  • Rychlé a automatizované vyhodnocení díky integrované platformě INTELLO

Budoucí trendy a možnosti využití


  • Integrace DCA s in situ spektroskopickými metodami (Raman, FTIR) pro komplexní charakterizaci
  • Pokročilá analýza dat s využitím strojového učení a umělé inteligence
  • Rozšíření metodiky na další typy baterií (pevné elektrolyty, Li-S, Na-ion)
  • Vývoj hardwaru pro vyšší napětí, proudy a pokročilé EIS frekvence

Závěr


Diferenciální kapacitní analýza prováděná v prostředí INTELLO s využitím přístroje VIONIC je výkonným nástrojem pro detailní rozbor elektrochemických procesů, identifikaci fází a sledování degradace v různých typech baterií, a významně podporuje výzkum, vývoj a kontrolu kvality.

Reference


  • [1] Long BR, Rinaldo SG, Gallagher KG et al. Enabling High-Energy, High-Voltage Lithium-Ion Cells: Standardization of Coin-Cell Assembly, Electrochemical Testing, and Evaluation of Full Cells. J. Electrochem. Soc. 2016, 163(14), A2999. DOI:10.1149/2.0691614jes
  • [2] Torai S, Nakagomi M, Yoshitake S et al. State-of-Health Estimation of LiFePO4/Graphite Batteries Based on a Model Using Differential Capacity. J. Power Sources 2016, 306, 62–69. DOI:10.1016/j.jpowsour.2015.11.070

Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.

PDF verze ke stažení a čtení
 

Podobná PDF

Toggle
Constant current constant voltage (CCCV) cycling with INTELLO
Application Note AN-BAT-014 Constant current constant voltage (CCCV) cycling with INTELLO Intuitive battery analysis solutions from Metrohm Autolab Charge/discharge cycling, or cycle testing, is perhaps (experimental) capacity, the coulombic efficiency, and one of the most fundamental techniques in battery the…
Klíčová slova
battery, batterycapacity, capacitycharging, chargingvionic, vioniccccv, cccvcycling, cyclingintello, intellocharge, chargecan, candischarging, dischargingplot, plotdischarge, dischargecycle, cyclebatteries, batteriescommands
EIS at different states of charge with INTELLO
Application Note AN-BAT-016 EIS at different states of charge with INTELLO Study the internal components of battery at a range of conditions with electrochemical impedance spectroscopy (EIS) A battery's state of charge (SOC) represents the this relationship. By monitoring resistance…
Klíčová slova
eis, eisbattery, batteryimpedance, impedancenyquist, nyquistvionic, vionicelectrochemical, electrochemicalsoc, socbode, bodeelectrochemists, electrochemistscharge, chargeresistance, resistanceaging, agingcircuit, circuitsoh, sohplot
Galvanostatic charge-discharge of a Li-ion battery with Autolab
Application Area: Batteries Galvanostatic charge-discharge of a Li-ion battery with Autolab Keywords Batteries, Charge and discharge, Galvanostatic, Capacity, Crate Introduction Lithium-ion (Li-ion) batteries are one of the most important energy storage devices on the market. Li-ion batteries are used to…
Klíčová slova
battery, battery𝐴ℎ, 𝐴ℎgalvanostatic, galvanostaticdischarge, dischargecharge, charge𝐶𝑚𝑎𝑥, 𝐶𝑚𝑎𝑥intercalation, intercalationbatteries, batteriesautolab, autolabion, ionlithium, lithiumcapacity, capacityactive, active𝐶𝑚𝑒𝑎𝑠, 𝐶𝑚𝑒𝑎𝑠𝐶𝑟𝑒𝑙
Simultaneous EIS measurements of a Li-ion battery cathode and anode
AN-BAT-013 Simultaneous EIS measurements of a Li-ion battery cathode and anode Second Sense (S2) for concurrent measurements at both electrodes in battery research applications Summary In battery research, electrochemical impedance spectroscopy (EIS) is a necessary tool to investigate the processes…
Klíčová slova
eis, eismetrohm, metrohmanode, anodecathode, cathodeimpedance, impedancevionic, vionicelectrode, electrodebattery, batteryelectrochemical, electrochemicalpotential, potentialpoles, polespotentiostatic, potentiostaticfit, fitbibliography, bibliographygalvanostat
Další projekty
GCMS
ICPMS
Sledujte nás
FacebookX (Twitter)LinkedInYouTube
Další informace
WebinářeO násKontaktujte násPodmínky užití
LabRulez s.r.o. Všechna práva vyhrazena. Obsah dostupný pod licencí CC BY-SA 4.0 Uveďte původ-Zachovejte licenci.