EIS là gì? Công cụ quan trọng trong nghiên cứu và kiểm tra pin điện hóa

EIS là gì? Công cụ quan trọng trong nghiên cứu và kiểm tra pin điện hóa

    Người viết: Dr Tuấn - IT Admin /

Trong lĩnh vực nghiên cứu vật liệu năng lượng và pin thế hệ mới, việc nắm được những yếu tố, quá trình phản ứng bên trong tế bào pin là yếu tố quan trọng để nâng cao hiệu suất và tuổi thọ thiết bị. Một trong những kỹ thuật được sử dụng rộng rãi nhất hiện nay là EIS hay còn gọi là phổ trở kháng điện hóa. Vậy bạn đã nắm được EIS là gì ? Hoạt động ra sao và trên thị trường có những thiết bị nào tích hợp hay không?

Cùng ICG đơn vị tiên phong trong cung cấp, chuyển giao các thiết bị phân tích PIN điện hóa tiên tiến tại nước ta với những dòng sản phẩm chính hãng, update liên tục công nghệ mới.

EIS là gì? Vì sao nó quan trọng?

EIS - Quang phổ trở kháng điện hóa là gì?

Quang phổ trở kháng điện hóa (Electrochemical Impedance Spectroscopy – EIS) là kỹ thuật điện hóa sử dụng tín hiệu điện áp xoay chiều biên độ nhỏ (thường khoảng 5 mV) tác động lên hệ điện hóa trong dải tần số rộng, sau đó đo đáp ứng dòng điện để xác định trở kháng của hệ tại từng tần số khác nhau.

Kết quả thu được là phổ trở kháng, thường được biểu diễn dưới dạng: Đồ thị Nyquist và Đồ thị Bode, từ các đồ thị này, nhà nghiên cứu có thể phân tách và đánh giá từng quá trình điện hóa đang diễn ra bên trong pin.

Kỹ thuật này cũng đóng vai trò quan trọng trong giảng dạy, nghiên cứu đến triển khai quy mô lớn, 1 số nhà máy cũng yêu cầu công nghệ này tích hợp trong các máy móc, thiết bị.

Nguyên lý hoạt động cơ bản của EIS

Trong phép đo EIS quá trình thực hiện, thu thập diễn ra như sau:

  1. Thiết bị phát tín hiệu AC biên độ nhỏ.
  2. Tần số được quét từ vùng cao đến thấp.
  3. Pin phản hồi bằng tín hiệu dòng điện tương ứng.
  4. Tỷ số điện áp và dòng điện tạo thành giá trị trở kháng tại mỗi tần số.

Do mỗi quá trình điện hóa xảy ra ở một vùng tần số khác nhau nên EIS có khả năng "bóc tách" các hiện tượng bên trong pin mà các phương pháp đo thông thường không thể thực hiện được.

Vì sao EIS quan trọng trong kiểm tra PIN điện hóa?

Trong nghiên cứu pin hiện đại, việc đo điện áp hoặc dung lượng đơn thuần là chưa đủ. Các nhà khoa học cần biết chính xác nguyên nhân gây suy giảm hiệu suất bên trong pin. Đây chính là lý do mà kỹ thuật EIS trong PIN điện hóa trở thành công cụ gần như bắt buộc.

Một số tầm quan trọng trong nghiên cứu như:

  • EIS giúp đánh giá điện trở nội của pin bao gồm điện trở của: chất điện ly, màng ngăn, điện trở tiếp xúc điện cực.
  • Dựa vào EIS, theo thông số Rs, các nhà nghiên cứu có thể nắm được sự suy giảm, lão hóa hay sự tiếp xúc điện cực của PIN tốt hay xấu, cần thay thế hay không?
  • Theo dõi sự phát triển của lớp SEI  từ đó đánh giá chính xác về tuổi thọ pin.
  • Phân tích động học phản ứng điện cực như điện trở truyền điện tích (Rct) và tốc độ phản ứng điện hóa
  • Đánh giá khả năng khuếch tán ion - EIS phản ánh quá trình khuếch tán ion lithium bên trong vật liệu điện cực thông qua trở kháng Warburg (Zw).

Top 3 máy đo điện hóa tích hợp EIS

Cùng tìm hiểu nhanh những dòng máy, thiết bị đo PIN Điện hóa có tích hợp công nghệ EIS, giúp chủ đầu tư, nhà nghiên cứu có thể dễ dàng lựa chọn theo từng mục đích, quy mô sử dụng:

SP-200 BioLogic

SP-200 là dòng potentiostat/galvanostat nghiên cứu cao cấp được phát triển bởi BioLogic (Pháp) được cung cấp chính hãng từ ICG, một trong những dòng sản phẩm bán chạy và được ứng dụng hàng đầu.

Xem chi tiết sản phẩm: TẠI ĐÂY

 

Thông số nổi bật

  • Tích hợp EIS dải tần rộng
  • Độ nhạy dòng điện đến femtoampere
  • Hỗ trợ CV, CA, CP và EIS
  • Phù hợp nghiên cứu pin, ăn mòn và cảm biến điện hóa

Điểm mạnh

  • Độ chính xác rất cao
  • Nhiễu thấp
  • Hỗ trợ phân tích Nyquist và mạch tương đương chuyên sâu

Đây là một trong những thiết bị được sử dụng phổ biến tại các trường đại học và viện nghiên cứu vật liệu năng lượng.

MPG-200 BioLogic

MPG-200 là hệ thống battery cycler nghiên cứu tích hợp đầy đủ chức năng EIS, hệ thống đáp ứng hầu hết các yêu cầu khắt khe trong nghiên cứu phát triển, lựa chọn lý tưởng cho các phòng thí nghiệm nghiên cứu pin điện hóa chuyên sâu.

Xem chi tiết sản phẩm: TẠI ĐÂY

Thông số nổi bật

  • Hỗ trợ đo nạp/xả pin
  • Tích hợp EIS chuyên dụng
  • Hỗ trợ GITT, PITT, HPC
  • Tương thích pin lithium-ion, sodium-ion và pin thể rắn

Điểm mạnh

  • Kết hợp đo chu kỳ và EIS trên cùng hệ thống
  • Theo dõi pin theo thời gian thực
  • Đánh giá tuổi thọ pin hiệu quả

BluPEM-EL BioLogic

BluPEM-EL là hệ thống nghiên cứu điện phân hydrogen tích hợp công nghệ EIS, là giải pháp cao cấp dành cho các trung tâm nghiên cứu năng lượng và điện phân nước thế hệ mới.

Xem chi tiết sản phẩm: TẠI ĐÂY

Thông số nổi bật

  • Tích hợp kiểm soát nhiệt độ, áp suất và lưu lượng
  • Hỗ trợ đo EIS trực tuyến
  • Phù hợp nghiên cứu PEM, AEM và Alkaline Electrolyzer

Điểm mạnh

  • Đánh giá hiệu suất điện cực điện phân
  • Theo dõi động học phản ứng điện hóa theo thời gian thực
  • Phục vụ nghiên cứu hydrogen xanh

Qua bài chia sẽ trên chúng ta đã cùng nhau tìm hiểu nhanh về định nghĩa EIS là gì? Cấu tạo cơ bản và hoạt động ra sao, cùng với đó là review nhanh Top 3 model sản phẩm chuyên nghiên cứu, phân tích PIN điện hóa có tích hợp EIS, hy vọng sẽ giúp quý doanh nghiệp có những lựa chọn tối ưu nhé.

Bài sau →