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Electrochemical data processing/Pipeline (view source)
Revision as of 10:27, 29 March 2022
, 10:27, 29 March 2022Documenting first steps
=== Allgemeines ===
===Allgemeines===
Diese Unterseite dokumentiert die Entwicklung der Auswertesoftware für elektrochemische Messungen im Projekt KIproBatt. Perspektivisch soll das Tool anderen Projekten im FZEB zugänglich gemacht werden und ihnen angepasst werden.
Diese Unterseite dokumentiert die Entwicklung der Auswertesoftware für elektrochemische Messungen im Projekt KIproBatt. Perspektivisch soll das Tool anderen Projekten im FZEB zugänglich gemacht werden und ihnen angepasst werden.
=== Anforderungen ===
===Anforderungen===
Im Gespräch mit den Maccor-Geräte-Verantwortlichen (Philip Daubinger, Felix Nagler) und mit Andreas Gronbach wurden die folgenden Anforderungen definiert:
Im Gespräch mit den Maccor-Geräte-Verantwortlichen (Philip Daubinger, Felix Nagler) und mit Andreas Gronbach wurden die folgenden Anforderungen definiert:
* Auszuwertende Messungen
** Formierung
*Auszuwertende Messungen
** Zyklisierung (oftmals ein File mit Formierung)
**Formierung
* Auswertung
**Zyklisierung (oftmals ein File mit Formierung)
** Aufteilen in (anhand von welchem Kriterium? Marker in Prozedur?)
*Auswertung
*** Formierung
**Aufteilen in (anhand von welchem Kriterium? Marker in Prozedur?)
*** Zyklisierung
***Formierung
*** C-Raten-Test
***Zyklisierung
*** ...
***C-Raten-Test
* Leitprojekt: KIproBatt --> als Orientierung
***...
* Plotten
*Leitprojekt: KIproBatt --> als Orientierung
** Beladung [mAh/cm²] bezogen auf Fläche/Aktivmaterialgewicht vs. Zyklen
*Plotten
*** Lade- und Entladekapazität (CC-CV zusammengefasst)
**Allgemeines
*** Eingabe
***Farb-Schema im Coporate Design
*** Anzahl der Formierungszyklen
***Legende aussagekräft / von Mitarbeitenden bearbeitbar
*** Lesen aus Maccor-File
***Wunsch: bearbeitbare "smart graphs"
*** Lesen aus Wiki (Vorsichtig: passiven Bestandteile / Gewicht abziehen)
***Auswahlmöglichkeite nur jeden x-ten Zyklus darzustellen
**** Gewicht Elektrode aus Wiki -> Stromableiter abziehen -> Aktivmaterial-Anteil an getrocknetem Coating multiplizieren
***Ausgabe als .svg, .pdf, .png, .jpg
**** Separat für Anode und Kathode (da Unterschiede in Zusammensetzung)
**Beladung [mAh/cm²] bezogen auf Fläche/Aktivmaterialgewicht vs. Zyklen
** Coulomb-Effizienz (+Energie-Effizienz)
***Lade- und Entladekapazität (CC-CV zusammengefasst)
** Innenwiderstand (AC Impedance) vs. Zyklen
***Eingabe
*** (separate Kurven für Innenwiderstand bei unterschiedlichem Zeitpunkt im Zyklus)
***Anzahl der Formierungszyklen
* Stapelverarbeitung
***Lesen aus Maccor-File
** Vergleich von Batches --> Statistik hinsichtlich
***Lesen aus Wiki (Vorsichtig: passiven Bestandteile / Gewicht abziehen)
*** Coloumb-Effizienz
****Gewicht Elektrode aus Wiki -> Stromableiter abziehen -> Aktivmaterial-Anteil an getrocknetem Coating multiplizieren
*** Kapazitäten
****Separat für Anode und Kathode (da Unterschiede in Zusammensetzung)
*** Innenwiderstand
**Coulomb-Effizienz (+Energie-Effizienz)
* Statistik
***Option diesen Plot über / unter Kapazitätsplot anzuzeigen
** Mittelwert + Standardabweichung (wie bei Popp et al. Paper)
**Innenwiderstand (AC Impedance) vs. Zyklen
** Kennzahlen für Abschnitte
***(separate Kurven für Innenwiderstand bei unterschiedlichem Zeitpunkt im Zyklus
*** Formierung (first cycle efficiency + Gesamtheit bzw. Folgezyklen)
*Stapelverarbeitung
**** Gradient der Entladekapazität während Formierung --> Aussage über Soaking (weniger stark ausgeprägt bei langsamer 1/10 C Formierung gegenüber schneller Formierung --> Potential für Variationen)
**Vergleich von Batches --> Statistik hinsichtlich
*** C-Raten-Test
***Coloumb-Effizienz
**** Entladekapazität vs. C-Rate --> Selektion des letzten Zyklus je C-Rate
***Kapazitäten
**** Vgl. "normale" C-Rate-Kapazität vor und nach Test --> "Reversibilität"/"Schädigung" durch Test
***Innenwiderstand
*** Schnell-Laden (aktuell eher uninteressant, wg. Cluster integriert)
*Statistik
*** Zyklisierung
**Mittelwert + Standardabweichung (wie bei Popp et al. Paper)
**** 80% SoH Zyklus
**Kennzahlen für Abschnitte
**** Peak-Kapazität Zyklus
***Formierung (first cycle efficiency + Gesamtheit bzw. Folgezyklen)
**** Quantifizierung des Kurvenverlaufs
****Gradient der Entladekapazität während Formierung --> Aussage über Soaking (weniger stark ausgeprägt bei langsamer 1/10 C Formierung gegenüber schneller Formierung --> Potential für Variationen)
***** Idenfizierung von "Knee" (Kapazität) / "Elbow" (Widerstand) --> Implementierung abschnittsweiser Kurvenfit von Simon --> Beispielsweise zwei lineare Fits
***C-Raten-Test
****Entladekapazität vs. C-Rate --> Selektion des letzten Zyklus je C-Rate
****Vgl. "normale" C-Rate-Kapazität vor und nach Test --> "Reversibilität"/"Schädigung" durch Test
***Schnell-Laden (aktuell eher uninteressant, wg. Cluster integriert)
***Zyklisierung
****80% SoH Zyklus
****Peak-Kapazität Zyklus
****Quantifizierung des Kurvenverlaufs
*****Idenfizierung von "Knee" (Kapazität) / "Elbow" (Widerstand) --> Implementierung abschnittsweiser Kurvenfit von Simon --> Beispielsweise zwei lineare Fits
*****Gradient / Steigung des ersten linearen Fits --> Reversibilität der Zyklisierung
=== Mock-Up ===
[[File:Elektrochemische Stapelverarbeitung.png|thumb|Mock-Up und Verlaufsplan der elektrochemischen Stapelverabeitung]]
Darstellung eines potentiellen Layouts für das GUI
=== Vorgehen ===
* Hinweise von Simon
** Mit Segmentierung starten
*** Welche Funktionen lassen sich kapseln?
*** Einlesen der Daten in pandas.DataFrames
*** Gruppieren von pandas.DataFrames
*** Plotten von Gruppen
*** Statistik auf Gruppen
** Entscheidung vorab was für jedes Segment Input und Output ist
* Schritte
** Test der Maccor DLL (MacReadDataFileLIB.dll)
** Datenimport
=== Dokumentation ===
Der Code ist im GitLab-Repository zu finden: https://gitlab.cc-asp.fraunhofer.de/KIproBatt/electrochemical-analysis
* Start mit dem Test der Maccor DLL
** die DLL nutzt stdcall - https://docs.microsoft.com/de-de/cpp/cpp/stdcall?view=msvc-170
** die DLL benötigt womöglich vor Aufruf von Funktionen einen Aufruf von <code>pythoncom.CoInitializeEx()</code>
** Funktionen sind in DLL und Beispiel-Delphi-Code bereitgestellt
** Projekt-Datei für FreePascal- und Delphi-Compiler sind verfügbar
** Der Call der OpenDataFile Funktion soll int32-Zahl zurückliefern, die bei Erfolg größer-gleich 0 ist
*** Bisher werden nur negative Ganzzahlen zurückgegeben (-1001, -1000)