Methoden und Kompetenzen - EISmeter

Das EISmeter dient in erster Linie zur Erfassung von Impedanzspektren. Erfahrungen im Laborbetrieb für die Vermessungen von Batterien, Supercaps und Brennstoffzellen über 10 Jahren haben dazu geführt, dass das EISmeter optimal an die täglichen Anforderungen angepasst ist. Dabei kann das EISmeter auch zur automatischen Zyklisierung von Batterien verwendet werden. Dazu stehen mehrere Gleichstromkanäle zur Verfügung. Darüber hinaus ist auch die Durchführung von Cyklovoltametrie möglich.

Zum besseren Verständnis der Funktionsweise ist in Abbildung 1 der prinzipielle Aufbau des EISmeters dargestellt. Das EISmeter besteht im Grunde aus acht Stromquellen: Bis zu vier Stromquellen dienen der Erzeugung eines sinusförmigen Wechselstromes und bis zu vier parallelgeschaltete Stromquellen stellen einen Gleichstrom von jeweils bis zu 12,5 A zur Verfügung. Dabei können die Stromquellen entweder einzeln auf verschiedene Prüflinge angeschlossen werden oder parallel geschaltet werden, um die Amplitude von DC- oder AC-Strom zu erhöhen.

Des Weiteren kann das EISmeter über bis zu sechzehn Spannungsmesskanäle (drei sind eingezeichnet) verfügen, mit denen die Spannungsantwort des Messobjekts parallel gemessen werden kann. In der neuesten Version des EISmeters stehen dem Benutzer darüber hinaus Messkarten mit jeweils 8 Spannungsmesseingängen mit geringerer Genauigkeit, oder 8 Temperaturmesseingänge zur Verfügung.

Die Ansteuerung der Stromquellen und das Auslesen der Spannungsmessmodule erfolgt im EISmeter durch einen digitalen Signalprozessor (DSP). Dieser befindet sich auf einer eigenen Einschubkarte der Firma AixControl, welche neben dem Stellen des Stroms und der Spannungsmessung auch die Berechnung der Impedanz mit Hilfe der diskreten Fouriertransformation übernimmt. Der DSP ist über eine serielle Schnittstelle mit einem PC verbunden, welcher die Kommunikation mit dem Benutzer mittels einer eigens für das EISmeter entwickelten LabVIEW Oberfläche bewerkstelligt.

Das EISmeter arbeitet zur Impedanzmessung im galvanostatischen Betrieb. Dies ist insbesondere für Batterien zwingend notwendig, da nur im galvanostatischen Betrieb die Messung der Nichtstationarität von Batterien gerecht werden kann. Zudem ist die Überlagerung eines Gleichstroms im potentiostatischen Betrieb nur schwer zu realisieren. Ein EISmeter kann in Bezug auf die Zahl der Strom- und der Spannungskanäle sowie der Messkarten individuell nach den Wünschen des Nutzers ausgerechnet werden.

• 4 unabhängige Wechselstromamplitude mit je 1 A, max. 4 A durch Parallelschaltung möglich
• 4 unabhängige Gleichstromkanäle für automatische Batteriezyklisierung mit je 12,5 A, max. 50 A durch Parallelschaltung möglich
• Eingangsspannungsbereich 0 - 20 V
• bis 16 Spannungsmesskanäle für echte parallele Messungen
• Messungen mit Referenzelektroden möglich
• Messfrequenzbereich 7.5 kHz bis einige µHz
• Nutzerinterface für einfache und übersichtliche Bedienung

Für eine detailiertere Beschreibung der technischen Eigenschaften und für eventuelle Fragen oder Anregungen steht Ihnen das EISmeterteam unter EISmeter@isea.rwth-aachen.de gerne zur Verfügung.