In dieser Arbeit wurde ein tragbares Gleichstrom-Elektrochemisches Impedanzspektroskopie (GEIS)-Messgerät entwickelt, das über eine hohe Leistung, hohe Genauigkeit und einen breiten Frequenzbereich verfügt und für die GEIS-Prüfung von Lithiumbatterien in unterschiedlichen Zuständen geeignet ist. Das Gerät kann präzise Anregungssignale von 0 bis 5 A ausgeben und verwendet einen 12-Bit-Digital-Analog-Wandler (DAC) zur Einstellung der Anregungsgröße, um Impedanzsignale im Bereich von 100 kHz bis 10 mHz zu erfassen. Durch Tests an einer 456080-Lithiumbatterie und den Vergleich mit den Ergebnissen des Gamry Reference 600+ zeigte sich, dass die relative und absolute Fehlerquote des gemessenen Impedanzbetrags 0,56 % bis 1,8 % nicht überschreitet. Zur Validierung des vorgeschlagenen Batteriezustandsvorhersage-Algorithmus (SOH) wurde das Gerät für praktische Tests an Batterieproben verwendet, mit insgesamt 486 Datensätzen von Lithiumbatterien in unterschiedlichen Zuständen. Die Verwendung von Impedanzspektrumsdaten als Eingabe für den XGBoost-Algorithmus ermöglicht eine genaue Schätzung des SOH von Lithiumbatterien mit geringem mittlerem Fehler und guter Stabilität. Das in dieser Arbeit entwickelte GEIS-Testsystem kann mehr Echtzeitdaten basierend auf Impedanzspektren zur Batterielebensdauerprognose liefern und eine umfassendere Überwachung des Batteriezustands ermöglichen.

elektrochemische Gleichstrom-Impedanzspektroskopie; Batteriezustandsvorhersage; Lithium-Ionen-Batterie; Extreme Gradient Boosting