Lityum iyon pillerin direncini test etmek genellikle üç yöntemi içerir: DCIR, ACIR ve EIS. Her yöntemin farklı test prensipleri ve fiziksel önemi vardır ve pilin performansına dair benzersiz içgörüler sunar. Bu yöntemler arasındaki farkları anlamak için öncelikle akım akışına karşı direnci tanımlayan çeşitli terimleri açıklığa kavuşturmamız gerekir.
01. Direnç Nedir?
Direnç, mutlaka bir direnç bileşenini ifade etmez; bunun yerine, bir cihazın veya malzemenin akım akışına gösterdiği muhalefeti tanımlar ve temelde elektrik enerjisini geri döndürülemez bir şekilde diğer enerji biçimlerine dönüştürür. Direnç, reaktans kısmı sıfır olduğunda empedansın belirli bir durumudur.
02. Mevcut Direnci Açıklayan Terimler
Lityum-iyon pilin iç direnci, ohmik direnç, arayüz empedansı, yük transfer empedansı, difüzyon empedansı, ohmik polarizasyon direnci, elektrokimyasal polarizasyon direnci ve konsantrasyon polarizasyon direncini içerir.
- Ohmik Direnç: Esas olarak elektrot malzemelerinin, elektrolitlerin, ayırıcıların ve çeşitli parçaların temas direncinden oluşur. Pilin boyutu, yapısı ve montajı ile ilgilidir.
- Polarizasyon Direnci: Akım elektrottan geçtiğinde elektrot potansiyelinin denge potansiyelinden sapmasına atıfta bulunur. Elektrokimyasal reaksiyonlar nedeniyle oluşur ve sabit değildir; aktif malzemelerin bileşimindeki, elektrolit konsantrasyonundaki ve sıcaklıktaki değişiklikler nedeniyle şarj ve deşarj sırasında değişir. Ohmik direnç Ohm Yasası'nı takip ederken, polarizasyon direnci akım yoğunluğuyla artar ancak doğrusal olarak değil, genellikle akım yoğunluğunun logaritmasıyla doğrusal olarak artar.
Farklı tipteki pillerin farklı iç dirençleri vardır. Aynı tipte bile, kimyasal özelliklerdeki tutarsızlıklar nedeniyle iç direnç değişebilir. İç direnç miliohm cinsinden ölçülür ve pil performansının önemli bir teknik göstergesidir. Genellikle, daha düşük bir iç direnç yüksek akım deşarjı için daha güçlü bir yeteneği gösterirken, daha yüksek iç direnç daha zayıf deşarj yeteneklerini gösterir.
03. DCIR nedir?
DCIR (Doğru Akım İç Direnci), ohmik direnç, arayüz empedansı, yük transfer empedansı, difüzyon empedansı, ohmik polarizasyon direnci, elektrokimyasal polarizasyon direnci ve konsantrasyon polarizasyon direnci dahil olmak üzere pilin içindeki toplam direnci ölçer. Li iyonları test sırasında önemli mekansal değişikliklere uğradığından, dinamik direnç olarak adlandırılır.
DCIR, belirli bir akım oranı (I) ile belirli bir süre (t) boyunca akünün şarj ve deşarj edilmesi ve işlemden önceki (U1) ve sonraki (U2) voltajın kaydedilmesiyle test edilir:
R = (U2 – U1)/I
DCIR testinin amacı, pilin empedansının gerçek çalışma koşullarındaki halini elde etmektir.
04. ACIR nedir?
ACIR (Alternatif Akım İç Direnci), polarizasyonun etkilerini ortadan kaldırmak ve malzemenin akıma direncini doğrudan ölçmek için alternatif akım kullanarak pil direncini ölçer. Yeterince yüksek bir frekansta (f = 1/T), akım döngüsü, Li iyonlarının orijinal konumlarından önemli ölçüde hareket etmemesi ve yalnızca ileri geri salınması için yeterince kısadır.
Yüksek frekanslarda aşağıdaki varsayımlar yapılır:
1. Yük hareketi oluşmaz, dolayısıyla yük birikimi olmaz ve polarizasyon oluşmaz.
2. Yük dağılımı değişmediğinden kapasitans değişmeden kalır.
3. Li iyonlarının pozisyonu değişmediğinden difüzyon empedansı yoktur.
Genellikle 1000 Hz frekansı kullanılır ve bu noktada ACIR değeri, pilin saf bir direnç gibi davrandığı varsayılarak, ohmik dirence eşdeğer kabul edilir.
05. EIC nedir?
Elektrokimyasal empedans spektroskopisi (EIS): Tahribatsız bir parametre belirleme ve pil kinetik davranışını belirlemek için etkili bir yöntemdir. Pil sistemine w1 frekansında küçük genlikli sinüzoidal bir voltaj sinyali uygulanır ve sistem w2 frekansında sinüzoidal bir akım tepkisi üretir. Uyarım voltajının tepki akımına oranındaki değişim, elektrokimyasal sistemin empedans spektrumudur.
Burada ACIR ve EIS test yöntemlerinin aynı olduğu, her ikisinin de test için alternatif akım kullandığı görülebilir. Ancak ACIR yalnızca belirli bir frekansta yapılan bir testtir, EIS ise bir frekans aralığında yapılan bir testtir ve ikisinin amaçları farklıdır.
EIS, test etmek için belirli bir frekans aralığında alternatif akım kullanır. Farklı bileşenler, devreyi farklı parçalara ayırmak için farklı frekanslardaki akımlara farklı tepki verir ve ardından her bir parçanın belirli bir bileşene karşılık geldiğini yapay olarak varsayar. Aslında, EIS testinde, tüm devre her frekansta katılır ve her bileşen katkıda bulunur.
Dolayısıyla EIS'in amacı, belirli bileşenlerin performansını farklı frekanslar aracılığıyla yükseltmek, böylece bunları kabaca bölmek ve belirli bir bileşenin özel analizini yapmaktır.
Gönderi zamanı: 12-Tem-2024
