Simulation der elektrochemischen Impedanz-Spektroskopie
GeoApp: Electrochemical Impedance Spectroscopy
Die elektrochemische Impedanzspektroskopie (Electrochemical Impedance Spectroscopy) wird häufig zur Characterisierung elektrochemischer Systeme eingesetzt und findet insbesondere in der experimentellen Analyse von Batteriezellen sowie einzelnen Elektroden Anwendung. Mit GeoDict 2026 bietet GeoDict erstmals die Möglichkeit, elektrochemische Impedanzspektroskopie direkt auf mikrostrukturbasierten Batterie- und Elektrodenmodellen zu simulieren.
Im Gegensatz zu konventionellen Ansätzen, die auf Ersatzschaltbildern basieren, verwendet GeoDict dasselbe physikalisch basierte Mikrostrukturmodell sowohl für Impedanz- als auch für Ladesimulationen. Dadurch entsteht eine konsistente und detaillierte Darstellung des elektrochemischen Verhaltens. Anwender können so experimentelle EIS-Messungen besser interpretieren und Ladesimulationen präziser parametrisieren.
Batterie- und Elektrodenmikrostrukturen können direkt in GeoDict erstellt oder aus experimentellen Daten importiert werden. Die EIS-Simulationsfunktion steht derzeit über Expert Settings zur Verfügung und ermöglicht fortgeschrittenen Anwendern detaillierte Impedanzanalysen innerhalb der GeoDict-Umgebung.
Die GeoApp Electrochemical Impedance Spectroscopy bietet eine komfortable Benutzeroberfläche zur Definition der erforderlichen Expert Settings sowie der Doppelschichtkapazitäten der aktiven Materialien direkt in einem eigenen Dialog. Die Simulation kann entweder auf dem vollständig aufgelösten Mikrostrukturmodell oder auf einem homogenisierten P2D-Newman-Modell durchgeführt werden – je nach gewünschtem Detaillierungsgrad und Rechenaufwand.
Sobald die Parameter definiert sind, startet die GeoApp die Simulation der elektrochemischen Impedanzspektroskopie automatisch durch Ausführung des entsprechenden BatteryDict-Befehls. Dabei wird eine GeoDict-Ergebnisdatei erzeugt, die sämtliche Simulations- und Analyseergebnisse enthält.
Zur einfachen Auswertung und Interpretation umfasst die Ergebnisdatei bereits vorbereitete Visualisierungen der Impedanzantwort, darunter Nyquist- und Bode-Diagramme für die Gesamtzelle sowie für die einzelnen Elektroden.
GeoApp Features
- Definition der Doppelschichtkapazitäten für die Aktivmaterialien von Kathode und Anode
- Auswahl des BatteryDict-Experimenttyps zur Definition aller Simulationsparameter
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.