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。动态EIS检测设备广泛应用于新能源领域,为电池技术的发展提供了有力支持。青海动态eis厂家直销
交流阻抗谱是常用的一种对锂离子电池进行诊断的工具,交流阻抗谱一般为对锂离子电池进行一个稳定的小电流或者小电压干扰输入信号,根据输出信号得到锂离子电池的阻抗信息。常见的交流阻抗谱能得到锂离子电池的欧姆阻抗、电化学阻抗以及韦伯扩散阻抗,在nyqusit图中,电化学阻抗通常表现为一个半圆,但是由于锂离子电池由正负极构成,且正负极的电化学响应频率的不一致,导致常规的电化学阻抗谱分辨率较低,无法更进一步分析阻抗谱中的高中频区半圆。提高阻抗数据的分辨率,更加精细分析锂离子电池的电化学行为显得很有必要。广西动态eis有哪些炙云科技的动态EIS设备为用户提供准确的电化学信息,是电池研究和开发不可或缺的工具。
SOC是电池荷电状态,也是电池电量使用状态的体现。使用EIS拟合的阻抗曲线可以判断电池内部各阻抗的变化情况。同时,EIS也可以为电池使用SOC区间的选取提供依据。席安静等对磷酸铁锂电池各阻抗随SOC的变化规律进行了研究,重点研究了中频阻抗。她发现在不同SOC时,欧姆阻抗保持不变,电荷转移阻抗和扩散阻抗受SOC影响明显。并验证了串联电容、双电层电容和电荷转移阻抗用于预测电池SOC的可行性。张文华等以容量为60Ah的C/LiFePO4电池为研究对象,以1.0C充放电倍率对4组不同循环次数的电池进行了全充全放实验,研究结果与席安静的研究相似。他们认为在不同SOC状态下,欧姆阻抗基本不变。电荷传递阻抗和扩散阻抗呈先减小后稳定再增大的趋势,在SOC为0~25%和75%~100%区间明显偏大,中间区间趋于平缓。他们认为这是低SOC和高SOC区间电极反应很弱引起的。姜久春等测试了磷酸铁锂电池在不同SOC下的阻抗谱。相比较于张文华等的研究,姜久春等所获得的阻抗谱曲线能高精度地区分电荷转移阻抗和扩散阻抗,很好地印证了锂离子浓度、电极材料电化学特性所引起的电极极化和浓差极化的变化。
在EIS测试设置时,通常有两种选择GEIS(电流激励EIS)和PEIS(电压激励EIS),GEIS是输入电流信号,输出电压信号,PEIS是输入电压信号,输出电流信号,那么什么时候选择哪一种?有什么依据吗?选择PEIS的场景:未知的电化学体系,5-20mV的电压幅度选择GEIS的场景:低阻抗体系和状态改变的体系,小于10%容量的电流幅度例如阻抗只有几mΩ的电芯,施加一个小的电压扰动的话,根据欧姆定律U=IR,会产生很大的电流值,这样就可能破坏电芯的稳定状态,如果施加一个合适的电流扰动,那么得到的电压值也会比较小,电芯的稳定状态就不会被破坏掉。在一个状态改变的体系中,例如自发形成的腐蚀或者正在充放电中的电芯,OCV电压发生改变,我们可以观察EvsI的斜率,斜率指的是需要的阻抗,下图a)中,PEIS中的重点可认为稳定电压,起始是蓝线,t=0,黑点是施加的处斜率指阻抗,当t=tmax,曲线向左移动,此时观察的点为Et=0与黄线相交点,可发现该点的斜率明显与t=0时的黑点不相同,而在b)中,GEIS保证电流时稳定的,均在0附近,那么曲线移动后,并未改变观察点的位置,所以斜率不变,故此时GEIS要比PEIS效果要好很多。动态EIS检测设备能够快速准确地诊断锂电池故障,提高维修效率。
锂电池EIS阻抗谱快速检测设备具有以下优势:快速无损检测:EIS阻抗谱是一种无损的检测方法,不会对电池造成任何损伤或破坏。通过测量电池的阻抗谱,可以了解电池内部的电化学性质和结构,从而评估电池的健康状态和性能。高精度测量:EIS阻抗谱测试可以获得高精度的阻抗数据,能够准确地反映电池内部的电化学反应和电荷传递过程。这有助于评估电池的性能、预测电池寿命、诊断电池故障等。适用范围广:EIS阻抗谱可以用于各种类型的锂电池,包括锂离子电池、锂聚合物电池等。这使得EIS阻抗谱成为一种通用的电池性能评估方法。可预测电池寿命:通过EIS阻抗谱的测量和分析,可以预测电池的寿命和性能衰减。这有助于提前发现电池性能下降的趋势,为电池的维护和更换提供依据。有助于优化电池设计:EIS阻抗谱的测量和分析可以帮助研究人员和工程师更好地了解电池内部的电化学性质和结构,从而优化电池的设计和制造工艺。指导电池管理:EIS阻抗谱的测量和分析可以为电池管理系统的设计和开发提供指导。通过了解电池的性能和状态,可以设计更加智能、高效的电池管理系统,实现对电池的实时监测、控制和管理。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。海南动态eis售价
动态EIS技术结合宽带宽激励信号,实现高精度的阻抗测量。青海动态eis厂家直销
动态EIS系统在电池领域的应用主要包括以下几个方面:电池健康状态评估:通过监测电池的阻抗谱,动态EIS系统可以评估电池的健康状态(Health Condition, HC)。例如,随着电池的老化,电池的内阻会增加,EIS系统能够检测到这一变化,从而对电池的健康状态进行评估。电池故障诊断:EIS技术可以用来检测电池内部的故障,如电解质损失、电极材料腐蚀等。通过分析阻抗谱的特征,可以确定故障类型和位置,从而指导电池的维修和保养。电池状态预测:基于EIS的阻抗谱分析,可以对电池的剩余电量(State of Charge, SOC)和剩余寿命(State of Health, SOH)进行预测。这些预测可以帮助使用者更好地管理电池,避免电池过度充电或过度放电。电池性能优化:通过分析EIS数据,可以深入了解电池的电化学性质和反应机制,从而优化电池的设计和制造过程,提高电池的性能和稳定性。充电策略制定:利用EIS技术,可以监测电池在充电过程中的阻抗变化,从而制定更加合理的充电策略,防止电池过充或欠充,延长电池的使用寿命。总的来说,动态EIS系统在电池领域的应用有助于更好地理解电池的电化学性质和反应机制,评估电池的健康状态和预测电池的性能退化,同时也有助于优化电池的设计、制造和使用过程。 青海动态eis厂家直销