{"id":37601,"date":"2025-08-06T08:48:43","date_gmt":"2025-08-06T13:48:43","guid":{"rendered":"https:\/\/www.arbin.com\/?p=37601"},"modified":"2025-10-05T20:01:51","modified_gmt":"2025-10-06T01:01:51","slug":"integrierte-elektrochemische-impedanzspektroskopie-eis-mit-arbin-lade-entladekanalen","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/dev.arbin.com\/de\/integrierte-elektrochemische-impedanzspektroskopie-eis-mit-arbin-lade-entladekanalen-html","title":{"rendered":"Integrierte elektrochemische Impedanzspektroskopie (EIS) mit Arbin Lade-\/Entladekan\u00e4len"},"content":{"rendered":"

Einf\u00fchrung<\/b><\/h2>\n

Die elektrochemische Impedanzspektroskopie (EIS) ist eine grundlegende Diagnosetechnik zur Bewertung des Batteriezustands, des Innenwiderstands, der Degradationsmechanismen und des elektrochemischen Verhaltens im Laufe der Zeit. EIS ist jedoch traditionell durch Hardwarekomplexit\u00e4t und hohe Kosten pro Kanal begrenzt, was ihre Skalierbarkeit auf gro\u00dfe Batterietestsysteme erschwert.<\/span><\/p>\n

Um diese Herausforderungen zu bew\u00e4ltigen, bietet Arbin Instruments in Zusammenarbeit mit Gamry Instruments eine integrierte EIS-L\u00f6sung an. Diese L\u00f6sung erm\u00f6glicht es, ein einziges Gamry-Potentiostat \u00fcber bis zu 192 Arbin-Batterietestkan\u00e4le zu multiplexen und so nahtlose Impedanzmessungen ohne manuelles Wiederanschlie\u00dfen oder zus\u00e4tzliche Instrumentierung pro Kanal zu erm\u00f6glichen.<\/span><\/p>\n

Die Herausforderung: Skalierung von EIS \u00fcber viele Kan\u00e4le hinweg<\/b><\/h2>\n

In Forschungs- und Produktionsumgebungen k\u00f6nnen Batterietestaufbauten Dutzende oder sogar Hunderte von gleichzeitig arbeitenden Testkan\u00e4len umfassen. Die Integration von EIS in diese Arbeitsabl\u00e4ufe stellt typischerweise drei Haupthindernisse dar:<\/span><\/p>\n

    \n
  • Kosten- und Platzbeschr\u00e4nkungen<\/b>
    \n<\/b>Dedizierte EIS-Systeme f\u00fcr jeden Testkanal sind teuer und beanspruchen viel Platz im Labor.<\/span><\/li>\n
  • Arbeitsablauf-Ineffizienz<\/b>
    \n<\/b>Das Umschalten von EIS-Ger\u00e4ten zwischen Kan\u00e4len erfordert oft manuelle Kabelwechsel, was Langzeittests unterbricht oder potenzielle Anwendungsfehler einf\u00fchrt.<\/span><\/li>\n
  • Datenfragmentierung<\/b>
    \n<\/b>EIS-Daten, die \u00fcber eigenst\u00e4ndige Instrumente erfasst werden, werden oft getrennt von den Haupttestdaten gespeichert, was die Analyse umst\u00e4ndlicher und fehleranf\u00e4lliger macht.<\/span><\/li>\n<\/ul>\n

    Arbins L\u00f6sung: Integriertes Multiplaex-EIS<\/b><\/h2>\n

    Arbins integrierte EIS-Architektur erm\u00f6glicht es, ein Ein-Kanal-Gamry-Potentiostat digital auf bis zu <\/span>vier Arbin-Kanalmodule<\/b>, bis zu <\/span>192 einzelne Kan\u00e4le<\/b> insgesamt. Jeder Kanal kann so geplant werden, dass er EIS ohne physische Wiederverbindung oder Unterbrechung benachbarter Kan\u00e4le durchf\u00fchrt.<\/span><\/p>\n

    Systemf\u00e4higkeiten:<\/b><\/h2>\n\n\n\n
    \n
      \n
    • Multiplex-Steuerung: <\/b>Ein Gamry Potentiostat, der sich 4 Module teilt (bis zu 64 Kan\u00e4le pro Modul).<\/span><\/li>\n
    • Testintegration <\/b>EIS-Messungen sind im Arbin MITS-Testplan neben Standard-Cycling-Routinen vorgesehen.<\/span><\/li>\n
    • Synchronisierte Daten <\/b>Alle EIS-Ergebnisse werden in der Arbin-Datenbank protokolliert und zeitlich mit Spannung, Strom, Temperatur und anderen Messungen abgeglichen.<\/span><\/li>\n
    • Flexibler Betrieb <\/b>Messungen k\u00f6nnen nach Bedarf oder zu bestimmten Testzeitpunkten (z. B. nach dem Laden, w\u00e4hrend der Ruhephase, nach der Formierung) geplant werden.<\/span><\/li>\n
    • Testmodi: <\/b>Unterst\u00fctzt sowohl potentiostatische als auch galvanostatische Modi.<\/span><\/li>\n
    • Frequenzbereich: <\/b>10 \u00b5Hz bis 100 kHz (begrenzt durch Arbin-Integration).<\/span><\/li>\n<\/ul>\n

      Dieser Ansatz reduziert drastisch Kosten und Systemkomplexit\u00e4t, w\u00e4hrend gleichzeitig hohe Genauigkeit und vollst\u00e4ndige Datenr\u00fcckverfolgbarkeit erhalten bleiben.<\/span><\/td>\n

    		 <\/p>\n

    \"Abbildung<\/p>\n

    Abbildung 1: Arbin LBTS21324 mit einer integrierten Gamry-Einheit<\/b><\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

     <\/p>\n

    So funktioniert's<\/b><\/h2>\n

    Die EIS-Schritte werden direkt in Arbins MITS-Software \u00fcber den Schritttyp \u201cACIM\u201d (AC Impedance Measurement) programmiert. Zu den Parametern geh\u00f6ren:<\/span><\/p>\n

      \n
    • Anfang F(Hz):<\/b> Die Frequenz des ersten ACIM-Tests, bezeichnet als IHz.\u00a0<\/span><\/li>\n
    • End-Frequenz (Hz):<\/b> Die Frequenz des abschlie\u00dfenden ACIM-Tests, bezeichnet als FHz.\u00a0<\/span><\/li>\n
    • Punkt\/Jahrzehnt:<\/b> Die Anzahl der Testpunkte in jedem Jahrzehnt. Jahrzehnt = log (IHz \/ FHz) 393\u00a0<\/span><\/li>\n
    • Effektivwert der Wechselspannung:<\/b> AC-Spannung oder -Strom. e) DC-Basis: DC-Spannung oder -Strom.\u00a0<\/span><\/li>\n
    • Testart<\/b> Stromregelung (galvanostatisch) oder Spannungsregelung (potentiostatisch).<\/span><\/li>\n
    • AC Spitzenwert:<\/b> Der Spitzenwert der Wechselspannung oder des Wechselstroms.<\/span><\/li>\n<\/ul>\n

      Das System koordiniert automatisch die Multiplexsequenz, f\u00fchrt den Impedanztest durch und kehrt nach Abschluss zum Standardzyklus zur\u00fcck.<\/span><\/p>\n

      \"Abbildung<\/p>\n

      Abbildung 2: Schritt im Testablauf zur \u00c4nderung der AC-Impedanzmessparameter<\/b><\/p>\n

      Unterst\u00fctzte Modelle<\/b><\/h2>\n\n\n\n\n\n\n\n
      Name<\/b><\/td>\nSpezifikation<\/b>1<\/b><\/td>\n<\/tr>\n
      Gamry 1010E<\/b><\/p>\n

      Potentiostat \/ Galvanostat \/ ZRA<\/span><\/p>\n

      Empfohlen f\u00fcr alle Arbin LBT bis 20 A pro Kanal.<\/span><\/td>\n

      		F\u00e4hig zur Durchf\u00fchrung von EIS von 10 \u00b5Hz bis 2 MHz<\/span><\/p>\n

      Maximal angelegte Spannung \u00b112 V<\/span><\/p>\n

      \u00b11 Maximalstrom<\/span><\/p>\n

      9 Strombereiche<\/span><\/td>\n<\/tr>\n

      Gamry 5000E<\/b><\/p>\n

      Potentiostat \/ Galvanostat \/ ZRA\u00a0<\/span><\/p>\n

      Empfohlen f\u00fcr Arbin LBT und LBTS Tester mit 20 A oder mehr pro Kanal.<\/span><\/td>\n

      		F\u00e4hig zur Durchf\u00fchrung von EIS von 10 \u00b5Hz bis 1 MHz<\/span><\/p>\n

      Maximal angelegte Spannung \u00b16 V<\/span><\/p>\n

      \u00b15 A Maximalstrom<\/span><\/p>\n

      6 Strombereiche<\/span><\/td>\n<\/tr>\n

      Gamry 5000P\u00a0<\/b><\/p>\n

      Galvanostat<\/span><\/p>\n

      Empfohlen f\u00fcr Arbin LBT und LBTS Tester mit 20 A oder mehr pro Kanal.<\/span><\/td>\n

      		F\u00e4hig zur Durchf\u00fchrung von EIS von 10 \u00b5Hz bis 20 kHz<\/span><\/p>\n

      Maximal angelegte Spannung \u00b16 V<\/span><\/p>\n

      \u00b15 A Maximalstrom<\/span><\/p>\n

      6 Strombereiche<\/span><\/td>\n<\/tr>\n

      Gamry Ref 3000<\/b><\/p>\n

      Potentiostat \/ Galvanostat \/ ZRA\u00a0<\/span><\/p>\n

      Empfohlen f\u00fcr Arbin LBT und LBTS Modultester<\/span><\/td>\n

      		F\u00e4hig zur Durchf\u00fchrung von EIS von 10 \u00b5Hz bis 1 MHz<\/span><\/p>\n

      \u00b132 V maximale angelegte Spannung<\/span><\/p>\n

      \u00b13 A (oder \u00b11,5 A bei 32 V) Maximalstrom<\/span><\/p>\n

      11 Aktuelle Bereiche<\/span><\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

        \n
      1. Die aufgef\u00fchrten Spezifikationen dienen nur als Referenz. Bitte beachten Sie die aktuellen Datenbl\u00e4tter und Spezifikationen von Gamry Instruments.<\/span><\/li>\n
      2. Maximale Frequenz von 100 kHz bei der Integration mit einem Arbin Cycler.<\/span><\/li>\n<\/ol>\n

        Arbin + Gamry 1010E Genauigkeitskontur-Diagramm<\/b><\/h2>\n

        Zur Validierung der Systemgenauigkeit f\u00fchrte Arbin Benchmark-Tests mit Hochpr\u00e4zisionswiderst\u00e4nden (5 m\u03a9 bis 10 k\u03a9) durch, die \u00fcber Arbin-Cycler mit dem Gamry 1010E multiplexert wurden.<\/span><\/p>\n

        Die <\/span>Genauigkeitskontur-Diagramm<\/b> vergleicht die Genauigkeit der Impedanzmessung des eigenst\u00e4ndigen Gamry mit dem gemultiplexten Arbin + Gamry-Setup. Die Ergebnisse best\u00e4tigen, dass:<\/span><\/p>\n

          \n
        • Die Genauigkeit liegt weiterhin innerhalb von \u00b11%<\/b> f\u00fcr ein breites Spektrum an Frequenzen und Impedanzen.<\/span><\/li>\n
        • Die Leistung eignet sich gut f\u00fcr die Zellimpedanzprofilierung, die Zustandsanalyse und die \u00dcberwachung des Leistungsabfalls.<\/span><\/li>\n<\/ul>\n

          \"Abbildung<\/p>\n

          Abbildung 3: Genauigkeitskonturdiagramm<\/b><\/b><\/p>\n

          Vorteile f\u00fcr Batterietestlabore<\/b><\/h2>\n\n\n\n\n\n\n\n\n
          Vorteil<\/b><\/td>\nAuswirkung<\/b><\/td>\n<\/tr>\n
          Reduzierte Kosten<\/b><\/td>\nEine EIS-Einheit unterst\u00fctzt viele Testkan\u00e4le<\/span><\/td>\n<\/tr>\n
          Verbesserter Durchsatz<\/b><\/td>\nEIS ist in automatisierte Testpl\u00e4ne integriert<\/span><\/td>\n<\/tr>\n
          Keine manuelle Neuverdrahtung<\/b><\/td>\nReduziert Fehler bei der Testeinrichtung und die Arbeitszeit des Technikers<\/span><\/td>\n<\/tr>\n
          Einheitliches Datenformat<\/b><\/td>\nEIS-Daten direkt mit Cycling-Daten protokolliert<\/span><\/td>\n<\/tr>\n
          Skalierbare L\u00f6sung<\/b><\/td>\nUnterst\u00fctzt Arbin-Systeme mit hoher Kanaldichte<\/span><\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

          Ideale Anwendungen<\/b><\/h2>\n
            \n
          • Zellforschung und Formations\u00fcberwachung<\/span><\/li>\n
          • Zustands\u00fcberwachung der Gesundheit \u00fcber Lebensdauertests<\/span><\/li>\n
          • Benchmarking neuer Chemikalien oder Elektrolytzusammensetzungen<\/span><\/li>\n
          • Impedanzcharakterisierung von Brennstoffzellen oder Superkondensatoren<\/span><\/li>\n
          • EIS-basierte Diagnostik zur Fr\u00fcherkennung von Ausf\u00e4llen<\/span><\/li>\n<\/ul>\n

            N\u00e4chste Schritte: Was Sie vor der Einrichtung wissen sollten<\/b><\/p>\n

            Um eine reibungslose Einf\u00fchrung der EIS-Integration zu gew\u00e4hrleisten, sollten die Benutzer Folgendes best\u00e4tigen:<\/span><\/p>\n

              \n
            • Arbin-Zyklusmodell und Firmware-Kompatibilit\u00e4t \u00fcberpr\u00fcfen.<\/span><\/li>\n
            • Best\u00e4tigen Sie die Auswahl des Gamry-Modells basierend auf den Systemstromanforderungen.<\/span><\/li>\n
            • Verst\u00e4ndnis des Frequenzbereichs von EIS-Tests und seiner Integrationsgrenzen.<\/span><\/li>\n
            • Planen Sie EIS-Schritte innerhalb des Testplans, um minimale Testunterbrechungen zu gew\u00e4hrleisten.<\/span><\/li>\n
            • Diskutieren Sie Kalibrierung und Support mit Arbin und Gamry f\u00fcr die langfristige Wartung.<\/span><\/li>\n<\/ul>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

              Einleitung Die elektrochemische Impedanzspektroskopie (EIS) ist eine grundlegende diagnostische Technik zur Beurteilung des Batteriezustands, des Innenwiderstands, der Degradationsmechanismen und des elektrochemischen Verhaltens im Laufe der Zeit. EIS ist jedoch traditionell durch Hardwarekomplexit\u00e4t und hohe Kosten pro Kanal begrenzt, was eine Skalierung \u00fcber gro\u00dfe Batterietestsysteme hinweg erschwert. Um diese Herausforderungen zu bew\u00e4ltigen, bietet Arbin Instruments eine integrierte EIS-L\u00f6sung an [...]<\/p>","protected":false},"author":6,"featured_media":37609,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"_seopress_robots_primary_cat":"none","_seopress_titles_title":"","_seopress_titles_desc":"","_seopress_robots_index":"","inline_featured_image":false,"site-sidebar-layout":"default","site-content-layout":"","ast-site-content-layout":"default","site-content-style":"default","site-sidebar-style":"default","ast-global-header-display":"","ast-banner-title-visibility":"","ast-main-header-display":"","ast-hfb-above-header-display":"","ast-hfb-below-header-display":"","ast-hfb-mobile-header-display":"","site-post-title":"","ast-breadcrumbs-content":"","ast-featured-img":"","footer-sml-layout":"","theme-transparent-header-meta":"default","adv-header-id-meta":"","stick-header-meta":"","header-above-stick-meta":"","header-main-stick-meta":"","header-below-stick-meta":"","astra-migrate-meta-layouts":"set","ast-page-background-enabled":"default","ast-page-background-meta":{"desktop":{"background-color":"","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-opacity":"","overlay-gradient":""},"tablet":{"background-color":"","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-opacity":"","overlay-gradient":""},"mobile":{"background-color":"","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-opacity":"","overlay-gradient":""}},"ast-content-background-meta":{"desktop":{"background-color":"var(--ast-global-color-5)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-opacity":"","overlay-gradient":""},"tablet":{"background-color":"var(--ast-global-color-5)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-opacity":"","overlay-gradient":""},"mobile":{"background-color":"var(--ast-global-color-5)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-opacity":"","overlay-gradient":""}},"footnotes":""},"categories":[412,418,413],"tags":[],"class_list":["post-37601","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-application-notes","category-eis-electrochemical-impedance-spectroscopy","category-schedules"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/dev.arbin.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/37601","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/dev.arbin.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/dev.arbin.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/dev.arbin.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/users\/6"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/dev.arbin.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=37601"}],"version-history":[{"count":6,"href":"https:\/\/dev.arbin.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/37601\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":52042,"href":"https:\/\/dev.arbin.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/37601\/revisions\/52042"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/dev.arbin.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media\/37609"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/dev.arbin.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=37601"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/dev.arbin.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=37601"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/dev.arbin.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=37601"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}