IM3590 - Chemischer Impedanz-Analysator, 1 mHz bis 200 kHz

Chemischer Impedanz-Analysator, 1 mHz bis 200 kHz, Batteriemodus mit automatischem DC-Bias bis 5 V, Frequenz-Sweep und Ersatzschaltbildanalyse, Grundgenauigkeit ±0,05 %, USB und Handler I/O, optional LAN, RS-232C und GP-IB

Produktinformationen IM3590 - Chemischer Impedanz-Analysator, 1 mHz bis 200 kHz


Technische Eckdaten

  • Frequenzbereich: 1 mHz bis 200 kHz
  • Grundgenauigkeit: ±0,05 %
  • Batteriemodus mit automatischem DC-Bias bis 5 V
  • Frequenz-Sweep und Ersatzschaltbildanalyse mit Nyquist- und Bode-Darstellung 
  • 5,7 Zoll Farb TFT LCD mit Touchpanel 

Typical Applications

  • Elektrochemische Impedanzspektroskopie (EIS) von Batteriezellen und Doppelschichtkondensatoren (EDLC) 
  • Analyse von Ladungsübertragungswiderstand, Ionenleitfähigkeit und Diffusionsverhalten in elektrochemischen Systemen 
  • Ersatzschaltbildmodellierung elektrochemischer Prozesse und Materialien 
  • Wareneingangsprüfung und Klassifizierung von Batteriezellen mittels Comparator- und BIN-Funktion 

Detaillierte Produktübersicht

Der IM3590 von HIOKI ist ein chemischer Impedanz-Analysator für die Analyse elektrochemischer Bauelemente und Energiespeicher wie Batteriezellen oder elektrochemische Doppelschichtkondensatoren (EDLC). Er kombiniert breitbandige Frequenz-Sweep-Messungen von 1 mHz bis 200 kHz mit integrierter Ersatzschaltbildanalyse und unterstützt damit eine detaillierte Impedanzcharakterisierung elektrochemischer Systeme. 

Batteriemodus

Ein spezieller Batteriemodus ermöglicht die direkte Durchführung elektrochemischer Impedanzmessungen an Batteriezellen. In diesem Modus legt das Gerät automatisch einen DC-Bias an, der an die jeweilige Zellspannung angepasst wird, und stellt damit die für die Impedanzanalyse erforderlichen elektrochemischen Arbeitspunkte bereit. 

Damit lassen sich frequenzabhängig Parameter wie Ladungsübertragungswiderstand, Ionenleitfähigkeit und Diffusionsverhalten unter praxisnahen Betriebsbedingungen analysieren. Der IM3590 unterstützt elektrochemische Impedanzmessungen im Impedanzbereich von etwa 100 mΩ bis 10 Ω und eignet sich damit insbesondere für die Analyse von Batteriezellen mit Innenwiderständen ab etwa 10 mΩ.

Frequenz-Sweep und Ersatzschaltbildanalyse

Der IM3590 unterstützt Frequenz-Sweep-Messungen über den gesamten Messbereich von 1 mHz bis 200 kHz mit bis zu 800 frei konfigurierbaren Frequenzpunkten. Dies ermöglicht eine detaillierte frequenzabhängige Impedanzanalyse und bildet die Grundlage für Nyquist- und Bode-Darstellungen elektrochemischer Systeme.

Für die Modellierung elektrochemischer Prozesse stellt das Gerät mehrere elektrochemische Ersatzschaltmodelle zur Verfügung, darunter unipolare und polare Konfigurationen sowie klassische LCR-Modelle. Auf Basis der Sweep-Daten lassen sich Parameter wie Elektrolytwiderstand, Ladungsübertragungswiderstand, Doppelschichtkapazität, konstante Phasenelemente und Induktivitäten direkt bestimmen. 

Messparameter und Automatisierung

Für Frequenz-Sweep-Messungen und Ersatzschaltbildanalysen erreicht der IM3590 je nach Messfrequenz Messzeiten bis zu 2 ms bei einer Grundgenauigkeit von ±0,05 %. Prüfsignalspannung und -strom lassen sich im Bereich von 5 mV bis 5 V beziehungsweise 10 µA bis 100 mA einstellen. In Kombination mit dem optionalen 9478 Mantel-Temperaturfühler unterstützt das Gerät temperaturabhängige Impedanzmessungen, sodass Impedanzverläufe und die aus der Ersatzschaltbildanalyse abgeleiteten Parameter in Abhängigkeit von der Temperatur ausgewertet werden können. 

Comparator- und BIN-Funktionen ermöglichen eine automatisierte Gut-Schlecht-Bewertung, beispielsweise für Wareneingangsprüfungen oder Screening-Prozesse. Als Schnittstellen stehen USB serienmäßig sowie optional LAN, RS-232C und GP-IB zur Verfügung. Das 5,7 Zoll große Farb-Touchdisplay erlaubt eine übersichtliche Darstellung von Messparametern, Kurven und Analyseergebnissen. Entwickelt und gefertigt in Japan, ist der IM3590 für reproduzierbare Messergebnisse und einen stabilen Langzeitbetrieb im Labor- und Entwicklungsumfeld ausgelegt.
  • IM3590 Chemischer Impedanz-Analyzer 
  • Netzkabel 
  • Bedienungsanleitung

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Der erweiterte obere Frequenzbereich ermöglicht die Impedanzanalyse von Lithium-Ionen-Zellen auch bei höheren Frequenzen. Dadurch lassen sich Effekte im Zusammenhang mit der Solid Electrolyte Interface (SEI) und dem Separator analysieren, was ein umfassenderes Bild des elektrochemischen Verhaltens ermöglicht. Das Gerät bietet wählbare Messbereiche von 3 mΩ, 10 mΩ und 100 mΩ und eignet sich damit für die Prüfung von Zellen mit sehr niedrigem Innenwiderstand, wie sie in Traktionsbatterien und Energiespeichersystemen eingesetzt werden.Der maximale Prüfstrom beträgt 1,5 A rms im 3-mΩ-Bereich und ist in den höheren Bereichen entsprechend geringer. Die kleinste Auflösung des Impedanzmesswerts beträgt 0,1 µΩ. Das Vierleiter-Paar-Messverfahren minimiert Einflüsse durch Leitungswiderstände, magnetische Kopplung und Wirbelströme innerhalb des Messaufbaus. Es basiert auf dem https://www.hioki.com/euro-en/products/resistance-meters/battery/id_1381510 Prinzip der Vierleitermessung, nutzt jedoch zusätzlich abgeschirmte Paare für Strom- und Spannungspfad, wie sie bei LCR-Messgeräten und Impedanzanalysatoren üblich sind, um Kopplungseffekte und Phasenfehler bei hohen Frequenzen zu minimieren. Das Gerät kann Zellspannungen in beiden Polaritäten innerhalb des Bereichs von ±5 V messen, sodass die Polung der angeschlossenen Zelle für die Messung keine Rolle spielt. Anwendungen und elektrochemische Impedanzspektroskopie (EIS) Der BT4560-60 wird zur Beurteilung von Batteriezellen mit hoher Kapazität in Traktions- und Energiespeichersystemen eingesetzt. In Produktionsumgebungen unterstützt er die Impedanzmessung und -prüfung am Ende des Zellmontageprozesses. In der Modul- und Packfertigung dient er zur Eingangskontrolle und Qualifizierung einzelner Zellen, um eine gleichmäßige Leistungsfähigkeit im Verbund sicherzustellen. In Forschung und Entwicklung ermöglicht das Gerät die Analyse von Impedanzverläufen, Diffusionsprozessen und Alterungsphänomenen im Zusammenhang mit dem State of Health (SoH). Zudem eignet es sich für das Zell-Matching, bei dem Zellen anhand ihrer Impedanz und Kapazität gruppiert werden, um eine ausgewogene Performance innerhalb zusammengesetzter Batteriepacks zu erzielen. Wird das Gerät beispielsweise über USB mit einem PC verbunden, kann es für elektrochemische Impedanzspektroskopie (EIS) verwendet werden. Die mitgelieferte Software steuert Frequenzsweeps, erfasst Impedanzdaten und stellt Nyquist- und BodeDiagramme zur Analyse dar. Diese Konfiguration ist besonders für Laboranwendungen geeignet, bei denen Impedanzmessungen vom PC aus durchgeführt werden. Die Daten können außerdem zur detaillierten Ersatzschaltbildanalyse in ZView® exportiert werden. Systemintegration und Automatisierung Mit LAN- und RS-232C-Schnittstellen sowie einem EXT. I/O-Anschluss für Steuer- und Triggersignale lässt sich der BT4560-60 problemlos in automatisierte Prüfsysteme integrieren. Er kann mit externen Steuerungen oder Multiplex-Systemen für Sequenzsteuerungen verbunden werden und eignet sich dadurch sowohl für den Einsatz in der Produktion als auch in der Qualitätssicherung. LabVIEW-Treiber und Beispielprogramme stehen für PC-basierte Automatisierung und individuelle Steueranwendungen zur Verfügung. Das Gerät kann außerdem direkt von einer SPS angesteuert oder zusammen mit den HIOKI Multiplex-Systemen SW1001 / SW1002 und anderen geeigneten Lösungen verwendet werden, wodurch der BT4560-60 flexibel in automatisierte Testumgebungen eingebunden werden kann. Das BT4560-60 misst die Impedanz mit einem Wechselstromsignal geringer Amplitude, das den elektrochemischen Zustand der Zelle nicht beeinflusst. Dieses Verfahren ermöglicht präzise Impedanzmessungen ohne Wärmeentwicklung oder Alterungseffekte – selbst bei Hochkapazitätszellen oder neu entwickelten Zelltypen. Messkabel für Labor- und Produktionsanwendungen sind separat erhältlich. Die Kelvin-Kabel mit Klemmen (L2002) eignen sich für laminierte Batteriezellen wie Pouchzellen, während die Kelvin-Kabel mit Pogo-Pins (L2003) für zylindrische oder montierte Zellen vorgesehen sind – einschließlich in automatisierten Prüfumgebungen. Entwickelt und gefertigt in Japan vereint das BT4560-60 Präzision, Stabilität und Zuverlässigkeit für den professionellen Einsatz in Forschung, Entwicklung und Produktion.

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