Diagnose von Gerätebatterien mit Impedanzspektrometrie (Diagnosis of Portable Secondary Batteries by Impedance Spectroscopy)

Abstract

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.