电化学阻抗谱(Electrochemical Impedance Spectroscopy,简称EIS)是一种重要的电化学测试技术,它通过测量电化学系统在不同频率下的阻抗变化来分析和研究系统的电极动力学过程、表面现象及内部机制。电化学阻抗谱的基本原理是给电化学系统施加一个频率不同的小振幅交流电势(或电流)扰动信号,然后测量系统产生的相应电流(或电位)响应信号。通过计算交流电势与电流信号的比值(即系统的阻抗)随频率的变化,或者阻抗的相位角随频率的变化,得到电化学阻抗谱图。电化学阻抗谱图通常包括复数阻抗图(Nyquist图)和阻抗波特图(Bode图)两种形式。Nyquist图:以阻抗的实部为横坐标,虚部的负数为纵坐标绘制的图形。在Nyquist图中,不同的电化学过程会呈现出不同的曲线形状,如半圆、直线等。这些形状与电化学系统的等效电路密切相关,可以通过拟合等效电路来分析系统的内部结构和电化学过程。Bode图:包含阻抗模值的对数与频率的对数关系曲线以及阻抗相位角与频率的关系曲线。Bode图可以更清晰地展示阻抗模值和相位角随频率的变化趋势,有助于进一步分析电化学系统的动力学特性。动态EIS是一种无损的测试方法,可以在不破坏电池的情况下获取电池的状态和性能信息。吉林动态eis推荐厂家
电化学阻抗谱是在电化学电池处于平衡状态下(开路状态)或者在某一稳定的直流极化条件下,按照正弦规律施加小幅交流激励信号,研究电化学的交流阻抗随频率的变化关系,称之为频率域阻抗分析方法。也可以固定频率,测量电化学电池的交流阻抗随时间的变化,称之为时间域阻抗分析方法。锂离子电池的基础研究中更多的用频率域阻抗分析方法。EIS由于记录了电化学电池不同响应频率的阻抗,而一般测量覆盖了宽的频率范围(μHz-MHz),因此可以分析反应时间常数存在差异的不同的电极过程。2.1电极过程动力学信息的测量电化学阻抗谱在锂离子电池电极过程动力学研究中的应用非常多。一般认为,Li+在嵌入化合物电极中的脱出和嵌入过程包括以下几个步骤,如图1所示,①电子通过活性材料颗粒间的输运、Li+在活性材料颗粒空隙间电解液中的输运;②Li+通过活性材料颗粒表面绝缘层(SEI)的扩散迁移;③电子/离子在导电结合处的电荷传输过程;④Li+在活性材料颗粒内部的固体扩散过程;⑤Li+在活性材料中的累积和消耗以及由此导致活性材料颗粒晶体结构的改变或新相的生成。西藏动态eis商家动态EIS技术为电池的回收和再利用提供了有效的评估手段,促进环保。
电阻是在电路中对电流阻碍作用的大小,数值上等于电压/电流,理想的电阻且满足下面关系,遵循欧姆定律,电阻值大小和频率无关。然而现实中很多电路元件的属性更为复杂,不得不采用更为常用的电路元件-阻抗,不同于电流,阻抗受频率影响,阻抗的测试一般用小幅度的交流信号激励测得,其大小值也表示为电路对电流阻碍作用的大小。在电化学体系中,EIS不仅应用在于电化学过程的表征,例如在电极动力学,界面双电层等,而作为一个电化学装置优化工具去做材料挑选,电化学防腐等方面。
电池动态EIS(电化学阻抗谱)是一种重要的电化学测试技术,它在电池研究、开发和应用中发挥着关键作用。以下是电池动态EIS的主要作用:评估电池状态:通过给电池系统施加频率不同的小振幅的交流电势波,测量交流电势波与电流信号的比值(即系统的阻抗),从而获取电池内部的电化学信息。这些信息有助于评估电池的健康状态、性能衰减以及预测电池的寿命。理解电池反应机制:动态EIS可以揭示电池内部的电极动力学过程,包括电荷转移反应、界面演变和质量扩散等。这有助于深入理解电池的电化学反应机制,为电池的优化设计和改进提供指导。监测电池循环过程:动态EIS可以在电池循环过程中进行实时监测,观察电池状态随循环次数的变化。这对于研究电池的循环性能和寿命具有重要意义。优化电池管理:通过动态EIS测试,可以获取电池在不同工作条件下的性能数据。这些数据可用于优化电池管理系统,提高电池的能量利用率和安全性。在储能领域,动态EIS技术确保电池的安全性和一致性。
在电池老化寿命研究方面,徐鑫珉等采用循环充放电方式对磷酸铁锂电池样本进行了老化实验和电化学阻抗谱测试。他们提出了基于交流阻抗的SOH计算公式,并验证了电流扰动激励测试电池交流阻抗的可行性。依据所获得的阻抗数据,发现低频阻抗与SOH呈现单调递增的规律。使用线性拟合方式获得了电池老化曲线,这为使用阻抗数据计算SOH,预测电池使用寿命提拱了算法支持和理论依据。等效电路模型对于阻抗定量的分析具有积极作用。谢媛媛等将模型预测的阻抗与实验获得的阻抗结合到一起分析,既验证了模型的有效性,又可以充分利用模型和实验在区分阻抗成份上各自具有的优势。实验条件为充电倍率0.5C,温度25℃。循环次数增加,欧姆阻抗变化不明显,电荷传递阻抗明显增加,扩散阻抗减小,总体阻抗呈增大的趋势。可以预测,随着循环次数增加,阻抗谱很难区分各频率成分的影响,使用等效模型计算各阻抗参数将变得更加有效。炙云科技的动态EIS技术为电池行业的发展带来新的机遇和挑战。新疆动态eis定做价格
动态EIS能提供锂电池内部电化学反应的实时数据,帮助了解电池性能。吉林动态eis推荐厂家
电化学交流阻抗(EIS)作为非破坏性和非植入性的方法,可以监测电池内阻,双电层电容和扩散等。EIS被称为“无传感器”的技术,因为不需要额外的硬件。EIS另外一个优势是可以避免使用表面温度传感器的温度延迟现象。电池阻抗的频率与电池的内部温度存在固有的相关性,但这个相关性会受到电池的荷电态(SoC)和健康状态(SoH)影响。Srinivasan 和 Schmidt等人已经证实特定频率和电池内部温度的相关性。Srinivasan展示了 LiCoO2 在40 和100 Hz范围内与温度变化高度敏感,并且和 SoC和SoH 相关度很大。吉林动态eis推荐厂家