锂离子电池极化分解

Excel是一款非常强大的电子表格软件，它提供了多种图表类型，可以用于分析和呈现数据。以下是一些常见的Excel图表类型说明和操作步骤，以及它们在电池数据分析中的应用示例。1. 柱形图适用于二维数据集（每个数据点包括两个值，即X和Y），但只有一个维度需要比较的情况。例如，在电池数据分析中，我们可以将一组二维数据（如循环次数和容量）的其中一个维度（容量）进行比较。Excel绘制的柱状图2. 折线图适用于显示一个或多个数据系列随时间或其他参数变化的情况。例如，在电池数据分析中，可以用于显示电池能量密度随着年月的发展技术图。折线图也可以用散点图绘制。3. 饼图适用于显示数据系列中各部分所占的比例。在电池数据分析中，可以用于显示电池各组分的质量、成本的组成，例如电池各部分质量所占的比例。这里分享用Excel绘制双层饼状图的方法。 以锂离子电池各部分质量占比饼状图为例，最终效果图如下所示。内层饼状图分为正极、负极、隔膜、电解液和其他零部件，正负极和电解液还包括下属子集，例如正极或负极包括活性材料、导电剂、粘结剂和集流体，电解液包括溶剂、锂盐和添加剂。外层饼状图是所有子集的占比。这种双层饼状图关系明晰，大类和小类质量占比一目了然。 绘制这种双层饼状图，数据格式如下表所示，首先大类分为正极、负极、隔膜、电解液和其他。然后大类再分成小类，正极或负极包括活性材料、导电剂、粘结剂和集流体，电解液包括溶剂、锂盐和添加剂，隔膜和其他没有细分的小类。所有小类之和为100%。 绘制过程 先①选择大类数据列，②单击“插入”选项卡中的③饼图按钮，任选一个二维饼图类型，创建饼状图，删除图表标题和标签等多余部分。 选中图表，单击鼠标右键，选择“选择数据”选项卡，弹出“选择数据源”对话框中，点击“编辑”按钮，选择对应的系列名称和系列值（此步也可以跳过）。点击“水平(分类)轴标签，编辑”按钮，选择数据区域大类那一列列（C列，正极、负极、隔膜、电解液和其他），并将空数值单元格勾选去除。 在“选择数据源”对话框中，点击“添加”按钮，选择小类对应的数值（活性材料、导电剂、粘结剂等）对应的系列名称和系列值（E列对应的占比数值），点击“确定”绘制小类的饼状图。 选中大类饼状图图表，点击鼠标右键，选择“更改系列图表类型”按钮，将第一次作的大类的饼状图的轴选项打钩，点击“确认”。 选中大类饼状图图表，点击鼠标右键，选择“设置数据系列格式”按钮，在弹出的边框栏中选择坐标轴按钮，将饼图分离程度的数值设置成100%，将大类饼图各个部分分割开来。 单独选择大类饼图的各个部分的图形，“饼图分离程度”栏变成“点爆炸型”，将数值设置成0，将正极、负极、隔膜、电解液和其他5个大类部分饼图依次重复该步骤，将所有的“点爆炸型”数值都设置成0。 依次选中大类饼图和小类饼图，单击鼠标右键，选择“添加数据标签”按钮，点击“添加数据标注”，再分别设置数据标注的字体、边框底色等格式，最后获得双层饼状图。 所绘制的双层饼状图最终效果如下图所示，图表格式还可以根据自己的习惯进行美化。 4. 散点图适用于显示两个变量之间的关系。在电池数据分析中，可以用于显示电池容量、电压、能量密度等参数与电池设计参数之间的关系，例如电池阻抗数据分析过程中阻抗实部与虚部关系的奈奎斯特图。最常用的图表类型。这里分享带误差棒的散点图。带误差棒的散点图是在散点图的基础上，增加了误差棒，以显示数据的真实值和置信区间。误差棒是用来反应数据不确定度的，以被测的量的算术平均值为中点。一般使用在散点图里，以线段的方式显示出来，它表示被测的量以某一概率(68%或95%)落在棒上 。带误差棒的散点图可以帮助我们更好地理解数据之间的关系，并且可以更好地展示数据的真实值和置信区间。下面以电池电阻和功率之间的关系为例，详细说明绘制带误差棒和趋势线的散点图的步骤。具体数据如下所示，包括第一列电阻，第二列功率，第三列功率的误差。 第一步，绘制图表。选择第1和2列数据，选择“插入”菜单栏，插入图表里面的所有图表，选择散点图中带平滑线和数据标记的散点图，在选择下面图表中的第二个类型，点击“确定”绘制图表。绘制的图表如下所示：第二步，修改图表格式。选中图表，选择菜单栏中的“图表设计”，选择快速布局，选择其中的布局10，主要包括图表坐标轴标题，点击XY轴标题，修改X轴标题为Resistance (Ω)，修改Y轴标题为Power（mW）。再调整X轴坐标范围，双击X轴标签，将X轴坐标边界最小值和最大值分别设置为0和50。绘制的图表效果如下所示： 第三步，添加误差线。选中图表，选择菜单栏“图表设计”菜单，选择添加图表元素，再列表中选择误差线中的标准误差，再在图表中选中水平误差线，将其删除。第四步，选择误差线数据。选中垂直误差线，单击鼠标右键，在弹出的菜单中选择设置误差线格式。在弹出的侧边栏中，误差两选择自定义，弹出对话框，将正负误差值设置为功率误差数据。绘制的图表效果为：第五步，添加趋势线。选中图表中的数据点，单击鼠标右键，在弹出的菜单栏选择添加趋势线。然后选中趋势线，单击鼠标右键，在弹出的侧边栏中选择趋势线选项，这里以多项式为例，填写阶数为5，勾选“显示公式”和“显示R平方值”。最终，添加了误差线和趋势线的散点图如下图所示：5. 面积图适用于显示数据的累积总量或者看出数据的波动变化。在电池数据分析中，可以用于显示电池容量、能量的累积变化，例如随着容量或者soc的增加，电池的电压的变化情况，电压曲线与坐标轴所围成的面积即为电池的能量。这里分享Excel绘制面积图的步骤。Excel中的面积图有普通面积图、堆积面积图、百分比堆积面积图以及它们对应的三维图。以一篇锂离子电池领域文献中的图表为例说明普通面积图和堆积面积图的差别及其绘图的步骤。图表来源于文献D. L., Eichel, R. A., & Notten, P. H. (2022). Porous Electrode Modeling and its Applications to Li‐Ion Batteries. Advanced Energy Materials, 2201506中的图16，这篇文献回顾了 P2D 多孔电极模型的发展及其在 LIB 中的应用。P2D 模型结合了多孔电极理论和浓溶液理论，为锂离子电池内部发生的物理和电化学过程提供了基本的理论框架。该图是采用P2 D模型研究SEI生长和镀锂对电池性能的影响。其中，图(a)是堆积面积图，黄色 区域是由于SEI膜生长导致的容量损失，而蓝色数据是镀锂导致的容量损失，数据是在SEI容量损失之上堆积的，即数据是上下两条曲线的差值，而不是Y坐标直接对应的数值。图(b)中三条线分别对应镀锂完全可逆时的循环容量损失、和实验匹配的循环容量损失模拟数据以及镀锂完全不可逆时的循环容量损失。这是普通的面积图，每一条线对应的Y轴值就是直接的数据，图中的面积就可以明显看出这三种情况下的容量损失差异。 文献中的原图下面介绍Excel中，绘制图a和b两种面积图的步骤。从文献原图中提取数据，图a的数值如下所示。绘图过程为：①选中数据，②选择插入菜单栏，③点击图表下拉箭头，弹出对话框，④选中所有图表中的⑤面积图，再选择⑥堆积面积图中⑦第一个图，点击⑧确定按钮，完成作图。 再①选中图表，②点击鼠标右键，点击选择数据菜单，弹出对话框，③点击水平轴标签编辑按钮，然后选择第1列数据，作为x轴坐标。再修饰美化，添加元素就完成了堆积面积图的绘制。根据需要修改图表的属性。例如，我们可以修改标题、轴标签、数据标签和图例等元素。在左侧的“图表元素”区域中，可以编辑以下元素：标题：单击图表标题，手动修改即可。轴标签：单击轴标签区域，手动修改即可。数据标签：单击数据标签区域，手动修改即可。图例：单击图例区域，手动修改即可。利用这些数据，再绘制一个普通面积图，与堆积面积图对比，如下所示。堆积图是第二组数据是在第一组数据上累积的。类似地，我们再绘制文献原图的图b，数据如下： 绘图步骤为：因为这些数据有几组对应的x轴数据，我们需要再编辑x轴坐标的数据集。选中图表，右击鼠标，点击选择数据按钮，弹出对话框，依次选中每组数据，编辑x轴数据集。再编辑图表x、y轴的标签、数据，图标签等，完成普通面积图的绘制。7. 气泡图适用于显示三个变量之间的关系。在电池数据分析中，可以用于显示电池性能的多个指标，例如电池能量密度、功率密度和电池体系之间的关系。8. 雷达图适用于显示数据的多个变量在一个总体或者一个蜘蛛网状的坐标上的变化情况。在电池数据分析中，可以用于显示电池性能的多个指标在一个总体上的变化情况，例如电池能量密度、成本、低温性能、寿命和安全性等多个指标在一个总体上的变化情况。首先展示一下雷达图效果，图表来源于文献：Miao Y , Hynan P , Von Jouanne A ,et al.Current Li-Ion Battery Technologies in Electric Vehicles and Opportunities for Advancements[J].Energies, 2019, 12(6).DOI:10.3390/en12061074中的图4，比较锂离子电池常见正极材料的比能量、比功率、成本、寿命和安全性。下面将介绍如何用Excel来绘制这样的雷达图。首先，打开Excel，将数据输入到工作表中。每一列代表一个维度，如比能量、比功率、成本、寿命和安全性，6个性能指标没有给出具体的数据，根据这些参数值划分，将每一个指标分成4个等级，等级越高说明该指标越好。表格中，每一行则代表一种正极材料。第一步，选择需要绘制的数据，包括各个维度的数据和正极材料的名称。第二步，点击Excel顶部菜单栏中的‘插入’，然后选择‘查看所有图表’。第三步，在弹出的窗口中，选择‘雷达图’，然后选择你喜欢的雷达图样式，点击‘确定’。此时，雷达图就已经生成了。但是，可能需要进行一些调整来使图表更易于理解。比如雷达图也有几种不同的样式，数据点和线图、线图、面积图。面积图为了显示更直观，一般可以设置一定透明度。此外，我们也可以把这几种正极材料的数据绘制在一个图表内进行更直观的比较，做成点线图或者面积图（设置透明度）。 第四步，修饰图表。点击图表的标题可以修改输入一个新的标题。例如，将标题设置为“锂电池正极材料比较”。第五步，点击‘数据筛选器’，可以选择感兴趣的数据。例如，如果只对某几种正极材料感兴趣，可以通过数据筛选器只显示这些材料的数据。通过以上步骤，就可以用Excel绘制出雷达图，清晰地展示出锂离子电池各种正极材料在不同维度上的性能，对各种材料的性能进行全面的比较和评价。9. 条形图适用于显示数据的比较情况，又称横向柱形图， 当维度分类较多，而且维度字段名称又较长，此时应选择条形。在电池数据分析中，可以用于比较不同电池类型或者不同厂家生产的电池性能，例如电池放电时间等指标的比较。10. 直方图适用于显示数据的分布情况。在电池数据分析中，可以用于显示电池容量的分布情况，例如电池容量的频率分布。11. 箱型图适用于显示数据的五数概括，即最小值、下四分位数、中位数、上四分位数和最大值。在电池数据分析中，可以用于显示电池生产过程中检测参数的五数概括，例如电池极片的涂布密度、辊压厚度等指标的五数概括。同时，Excel还可以绘制曲面图、瀑布图、树状图等，还提供了许多图表工具和选项，例如图表样式、数据标签、趋势线等，可以根据需要进行调整和修改，以满足特定的展示和数据分析需求。在进行图表创建和格式调整时，可以通过右键单击图表或选择特定元素，然后选择“格式”或“样式”进行详细设置。此外，还可以使用Excel的图表工具栏中的按钮和选项来快速调整图表的格式和样式。总之，Excel提供了丰富多样的图表类型和工具，可以根据具体的数据和分析需求进行选择和调整，以实现准确、清晰地展示和比较数据。公众 号持续更新和分享锂电技术知识与资讯，终于获得了留言功能，前往屏幕最下方即可写下留言，期待与大家更多地留言互动交流，感谢朋友们继续支持与关注。更多的内容，也可以在公 众号搜索阅读请大家继续支持本公众 号，并提出宝贵的意见，期望朋友们在这里有所收获。来源：锂想生活