Simulation der elektrochemischen Impedanz-Spektroskopie
GeoApp: Electrochemical Impedance Spectroscopy
Elektrochemische Impedanzspektroskopie (EIS) wird zur Untersuchung elektrochemischer Systeme genutzt und häufig zur experimentellen Charakterisierung von Batteriezellen sowie einzelnen Elektroden verwendet. In GeoDict 2026 bietet die Software GeoDict nun die Möglichkeit die elektrochemische Impedanzspektroskopie für Batterien oder einzelne Elektroden auch zu simulieren. In GeoDict kann dabei für die Impedanzsimulation dasselbe Mikrostrukturmodell wie für die Ladesimulation genutzt werden, ein Schaltkreismodell wird nicht benötigt. Diese Simulationen helfen die experimentellen EIS-Messungen besser zu verstehen und die Ladesimulationen entsprechend zu parametrieren.
In GeoDict können Mikrostrukturen von Batterien oder Elektroden modelliert oder importiert werden. Die Berechnung der elektrochemischen Impedanzspektroskopie ist momentan über Experteneinstellungen in GeoDict verfügbar.
Die GeoApp Electrochemical Impedance Spectroscopy bietet einen einfach zu nutzenden Dialog, um die nötigen Einstellungen zu setzen und die Doppelschichtkapazitäten der Aktivmaterialien festzulegen. Die Berechnung kann dabei sowohl auf dem voll aufgelösten Mikrostrukturmodell als auch auf einem homogenisierten P2D-Newman Modell durchgeführt werden.
Mit den so definierten Parametern werden die GeoDict-Berechnungen automatisch durchgeführt und eine GeoDict Ergebnisdatei mit den Simulationsergebnissen erzeugt. Zur einfachen Visualisierung der Ergebnisse, enthält diese Datei Nyquist – und Bode- Diagramme für die komplette Batteriezelle sowie für beide Elektroden separat.
Simulation der Elektrochemischen Impedanz-spektroskopie einer Batterie (Beispiel 1)
a) Nyquist plot
b) Bode plot for |Z|, Re(Z), Im(Z)
c) Bode plot for phase angle arg(Z)
Simulation der Elektrochemischen Impedanz-spektroskopie einer Batterie (Beispiel 2)
a) Nyquist plot
b) Bode plot for |Z|, Re(Z), Im(Z)
c) Bode plot for phase angle arg(Z)
GeoApp Features
- Definition der Doppelschichtkapazitäten für die Aktivmaterialien von Kathode und Anode
- Auswahl des BatteryDict Experimenttyps, für den alle weiteren Simulationsparameter definiert werden.
Für folgende Module ist eine Lizenz notwendig:
| Notwendiges Modul | BatteryDict |
Diese Module und GeoApps werden oft mit der "Electrochemical Impedance Spectroscopy" GeoApp kombiniert:
| Import & Bildverarbeitung | ImportGeo-Vol | |||
| Bildanalyse | MatDict | PoroDict | ||
| Materialmodellierung | GrainGeo | Bimodal Anode & Bimodal Cathode | Generate Granular Twin from 2D | Generate Granular Twin from 3D |
| Simulation & Vorhersage | BatteryDict | BatteryDict-Degradation | ConductoDict | DiffuDict |
Welche Module für Sie am besten passen, ist abhängig von der Art Ihrer Anwendung.