Naslov
Primjena elektrokemijske impedancijske spektroskopije u dijagnostici i praćenju stanja napunjenosti Li-ion galvanskih članaka
(The application of electrochemical impedance spectroscopy in the monitoring of state-of-charge of Li-ion batteries)

Autori
Ena Peričić

Vrsta, podvrsta i kategorija rada
Ocjenski radovi, diplomski rad, diplomski

Fakultet
Fakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije

Mjesto
Zagreb

Datum
28.09

Godina
2018

Stranica
77

Mentor
Zoran Mandić

Ključne riječi
Litij-ionski galvanski članak ; elektrokmijeska impedancijska sprektroskopija ; mehanizmi degradacije ; procjena stanja napunjenosti
(Lithium-ion battery ; electrochemical impedance spectroscopy ; degaradation mechanisms ; state of charge ; state of health)

Sažetak
Zahtjevi unapređenja spremnika energije potaknuli su razvoj Li-ionskih galvanskih članaka. Velika gravimetrijska i volumetrijska gustoća energije i niska brzina samopražnjenja razlog su sve veće primjene ovog tipa članka. Osim toga, iz navedenih razloga Li-ionski galvanski članci su najozbiljniji kandidati za primjenu u električnim vozilima. Degradacija litij-ionskih galvanskih članaka je kompleksan proces koji je uzrokovan različitim mehanizmima. Sustav za nadzor rada baterija koristi parametre poput stanja zdravlja (state of health, SOH) za kvantifikaciju ovih degradacija članka na temelju smanjenja kapaciteta i povećanja otpora. Razumijevanje i praćenje degradacijskih mehanizama litij-ionskih galvanskih članaka i pilagođivanje uvjeta rada postalo je neophodno da bi se produžio životni vijek članka. Impedancijska spektroskopija je obećavajuća metoda za karakterizaciju efekta starenja sekundarnih galvanskih članaka jer pruža informacije o različitim mehanizmima starenja. Međutim, primjena impedancijske spektroskopije u realnim sustavima zahtjeva brz proces impedancijskih mjerenja, točan model primjenjiv na ovaj tip članka i dobru metodu procjene parametara. Cilj ovog rada bio je odrediti utjecaj stanja napunnjenosti (state of charge, SOC) na impedancijske odzive litij-ionskog galvanskog članka, interpretirati dobivene rezultate i utvrditi mogućnost primjene elektrokemijske impedancijske spektroskopije u sustavima upravljanja baterijama. Mjerenje je provedeno na 5, 0 Ah komercijalnom cilindričnom Li-ionskom galvanskom članku proizvođača LG Chem na 30 °C. U svrhu određivanja ovisnosti električnih svojstava s promjenom stanja napunjenosti, provedeno je pražnjenje članka u 10 koraka od potpuno punog galvanskog članka (E=4, 2 V, SOC=1) do potpuno ispražnjenog članka (E=2, 7 V, SOC=0) strujom od 500 mA. Nakon svakog koraka praćena je promjena napona otvorenog kruga (OCV) kroz sat vremena. Potom je snimljen impedancijski spektar u rasponu frekvencija od 500 kHz do 10 mHz. Mjerenja su ponovljena ali u obrnutom smjeru, prilikom punjenja članka. Dobiveni rezultati ukazuju da impedancijski spektri ovise o stanju napunjenosti. Najveće odstupanje se javlja na niskim stanjima napunjenosti, SOoC<10 % gdje dolazi do najvećeg porasta impedancije i pada napona. Razlog tome može biti završetak glavnih elektrokemijskih reakcija i strukturna promjena elektrodnog materijala. Nadalje, ovo znači da je otpor prijenosu naboja ovisan o SOC-u i u galvanskom članku je primarna komponenta koja povećava impedanciju na niskim vrijednostima SOC-a. Velika osjetljivost promjene parametara modela na promjenu SOC-a dokazuju da impedancijska spektroskopija zajedno s točnim modeliranjem pruža informacije koje mogu značajnije poboljšati karakterizaciju efekta starenja, a rezultati se koristiti za procjenu SOC-a u sustavu za nadzor rada baterija.

Izvorni jezik
Hrvatski

Znanstvena područja
Kemijsko inženjerstvo

POVEZANOST RADA