Deconvolving distribution of relaxation times, resistances and inductance from electrochemical impedance spectroscopy via statistical model selection: Exploiting structural-sparsity regularization and data-driven parameter tuning

介电谱 正规化(语言学) 过度拟合 选型 计算机科学 反褶积 等效电路 Lasso(编程语言) 生物系统 化学 算法 人工神经网络 人工智能 物理 生物 万维网 物理化学 电压 量子力学 电化学 电极
作者
Xin Li,Mahshid Ahmadi,Liam F. Collins,Sergei V. Kalinin
出处
期刊:Electrochimica Acta [Elsevier BV]
卷期号:313: 570-583 被引量:116
标识
DOI:10.1016/j.electacta.2019.05.010
摘要

The distribution of relaxation times (DRT) has drawn increasing attention for interpreting electrochemical impedance spectroscopy (EIS). Deconvolution of DRT from EIS is a challenging ill-posed problem that requires regularization methods. In this work, we formulate DRT reconstruction task as a statistical model selection problem with structural-sparsity penalties. We utilize the Elastic net regularization that simultaneously benefits from Ridge and Lasso regularizations with optimal tuning parameter automatically determined by the information criteria. We benchmark our approach on four synthetic experiments (a ZARC element, ZARC mixtures, a RC circuit and a Fractal element) and two real EIS datasets of a Lithium ion battery and an organic-inorganic halide class of perovskites in oxygen environment at different gas pressures. We demonstrate the superiority of proposed model selection procedure, that is capable of eliminating pseudo peaks and representing asymmetries in DRT as well as precisely estimating resistances. We highlight our approach is robust to reducing and subsampling EIS frequency range, making it a promising tool for timing-resolved, localized and large scale EIS data analysis. For the Lithium ion battery data analysis, we extend the classical DRT model to incorporate the inductive effect and illustrate DRT as a guidance for equivalent circuit modeling to refine impedance reconstruction at low risks of overfitting. Furthermore, the structural-sparsity regularization could be extended for multidimensional and Bayesian EIS data analysis.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
sherrymasha完成签到,获得积分10
3秒前
6秒前
7秒前
知性的平卉完成签到 ,获得积分10
7秒前
南瓜小笨111111完成签到 ,获得积分10
8秒前
YY的应助被CRUSADER采纳,获得50
9秒前
奔腾小马完成签到 ,获得积分10
9秒前
lq完成签到 ,获得积分10
10秒前
learning完成签到,获得积分10
10秒前
Korai完成签到 ,获得积分10
11秒前
蓝天碧海小西服完成签到,获得积分0
12秒前
taowu发布了新的文献求助10
13秒前
Jibei完成签到 ,获得积分10
14秒前
Much完成签到 ,获得积分10
15秒前
司奇完成签到 ,获得积分10
15秒前
17秒前
胜似闲庭信步完成签到,获得积分10
17秒前
科研狗完成签到 ,获得积分10
18秒前
顺利的夜白完成签到 ,获得积分10
19秒前
随风完成签到,获得积分10
20秒前
人格魅力完成签到,获得积分10
20秒前
Julian完成签到,获得积分0
20秒前
kyt完成签到 ,获得积分10
22秒前
ChengYonghui完成签到,获得积分10
23秒前
23秒前
笨笨清寒完成签到 ,获得积分10
23秒前
bwx完成签到,获得积分10
24秒前
一人完成签到 ,获得积分10
25秒前
ddl完成签到,获得积分10
26秒前
沧海一笑完成签到,获得积分10
27秒前
Loeop完成签到,获得积分10
28秒前
ncuwzq完成签到,获得积分0
31秒前
倪斯芮完成签到 ,获得积分10
31秒前
null的应助被含蓄的远航采纳,获得20
34秒前
安於完成签到 ,获得积分10
35秒前
敏感的曼香完成签到,获得积分20
35秒前
寒月孤灯散千屈完成签到 ,获得积分10
40秒前
ergatoid完成签到,获得积分10
40秒前
俭朴从安完成签到,获得积分10
42秒前
jixuchance完成签到,获得积分10
42秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Encyclopedia of Modern Artificial Intelligence 1000
Особенности технологий и методов информационно-психологических войн СССР с Великобританией и США в период 1939-1953 гг 1000
Das Matthäusevangelium: Kapitel 1:1–17 1000
IRTSD: Open-Source Data and Toolset for Electromagnetic Transient Analysis of Disturbances and IBR Control Malfunctions in Transmission Systems 1000
Entre Praga y Madrid : los contactos checoslovaco-españoles (1948-1977) 600
A REVIEW OF THE V-22 DYNAMICS VALIDATION PROGRAM 600
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 物理 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 人工智能 细胞生物学 无机化学 物理化学 数学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 8129899
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9532241
关于积分的说明 21593664
捐赠科研通 7711670
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3418044
关于科研通互助平台的介绍 2543729
邀请新用户注册赠送积分活动 2459226