Mixed-Mode (MM)

Beschreibung

Der Mixed-Mode ist eine flexible Technik, die es ermöglicht, während eines einzigen Durchlaufs zwischen potentiostatischen, galvanostatischen und Leerlaufmessungen zu wechseln.

Im Mixed Mode werden verschiedene Stufen verwendet, ähnlich wie bei der Multistep-Amperometrie oder -Potentiometrie, aber jede Stufe kann unabhängig von der vorherigen Stufe galvanostatisch oder potentiostatisch sein.

Die verfügbaren Messmodi sind „ConstantE“, „ConstantI“, „SweepE“, „OpenCircuit“ und „Impedance“. „SweepE“ bietet einen linearen Spannungsdurchlauf (Rampe) sowie einen regulären LSV-Schritt. Während einer Impedanzphase wird die Impedanz gemessen, indem eine kleine Wechselspannung auf eine Gleichspannung überlagert wird. Dies entspricht einem EIS-Einzelfrequenzschritt (Scan-Typ = Standard, Frequenztyp = Fest).

Jede Stufe kann das Potential der vorherigen Stufe als Bezugspunkt nutzen; so wird beispielsweise für einen festgelegten Zeitraum ein konstanter Strom angelegt, und anschließend wird das erreichte Potential für einen festgelegten Zeitraum konstant gehalten.

Darüber hinaus kann jede Stufe beendet werden, wenn eine festgelegte Zeit abgelaufen ist oder bestimmte Kriterien erfüllt sind. Zu den verfügbaren Kriterien gehören das Erreichen eines Maximalstroms, eines Minimalstroms, eines Maximalpotentials und eines Minimalpotentials.

Anwendung

Diese Modi sind besonders nützlich für die Forschung im Bereich der Energieumwandlung und -speicherung, d. h. für die Forschung an Batterien, Solarzellen oder Superkondensatoren. Ein klassischer Test für Batterien besteht darin, diese über mehrere Zyklen hinweg zu laden und zu entladen. Es wird ein konstanter Strom angelegt und die Potentialänderung aufgezeichnet. Wird ein bestimmtes Potential erreicht, wird die nächste Stufe ausgelöst, bei der in der Regel der umgekehrte konstante Strom angelegt wird. Dies wird über mehrere Zyklen hinweg wiederholt. Während diese Methode mit der Mehrstufigen Potentiometrie durchgeführt werden könnte, ist der Mischmodus erforderlich, sobald weitere Schritte eingeführt werden. Um beispielsweise die Kapazität zu bestimmen, möchten Sie eine Batterie entladen, müssen dabei jedoch darauf achten, dass das Anschlusspotential nicht überschritten wird. Zunächst wird die Batterie geladen. Sie können einen konstanten Strom anlegen, bis ein festgelegtes Potential erreicht ist, z. B. das Beendigungspotential. Danach wird das Beendigungspotential konstant gehalten, bis eine minimale Stromgrenze erreicht ist oder die Zeit abgelaufen ist. Anschließend wird dieser Vorgang mit einem negativen Strom wiederholt, um die Batterie zu entladen, bis ein Mindestpotential erreicht ist. Dazwischen können Impedanzschritte eingefügt werden, um die Parameter „Ladezustand“ (State of Charge, SoC) und „Gesundheitszustand“ (State of Health, SoH) der Batterie zu bestimmen.