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。云南动态eis市场报价
电化学阻抗谱是一种重要的电化学测试技术,较多地应用在锂电池的状态监测中,也可以用在锂离子电池的正、负极材料的研究中。我国对锂电池的使用环境、外观、技术指标以及绝缘等方面提出了一系列的要求,同时,也对充放电特性做出了特殊规定。由于锂离子电池具有能量比高、自放电小、可长时间存放、资源丰富、材料成本低等特点,因此,它已经成为便携式电子产品的理想电源。但是,由于锂电池其自身的缺点,如:锂电池安全性差,有发生爆燃危险;锂电池需要保护线路,不能大电流放电,也不能过充过放电。基于以上这些优缺点,锂电池的检测越来越受到重视。云南动态eis市场报价利用动态EIS检测设备,可以实时监测锂电池的健康状态,保障电池安全使用。
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。
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。炙云科技的EIS设备适用于不同的测试场景和应用需求,便携式设计使得测试过程更加方便灵活,提高测试效率。
动态EIS是一种先进的无损测试方法。通过在电池充放电过程中施加微小的交流电信号,动态EIS能够实时监测电池的电化学反应特性,获取电池的状态和性能信息,而不会对电池造成任何损害。这一特点使得动态EIS成为评估电池健康状态和性能的一种理想工具。在电池容量测量方面,传统的测试方法通常需要对电池进行放电或充电,这可能会对电池造成一定的损害,甚至影响电池的性能。而动态EIS则无需进行放电或充电,只需对电池施加一个微小的交流电信号,即可获取电池的阻抗谱图。通过分析阻抗谱图,可以评估电池的容量和性能。因此,动态EIS在电池容量测量上具有无损、准确、可靠的优势。它能够提供关于电池内部结构和电极过程的信息,帮助研究人员更好地理解电池的电化学反应机制和容量变化规律。这对于电池的优化设计和改进具有重要意义,为未来电池技术的发展和应用提供了重要的支持。动态EIS广泛应用于锂离子电池、钠离子电池、燃料电池和腐蚀防护等领域,是一种常用的电化学检测手段。云南动态eis市场报价
动态EIS技术为锂电池性能衰减的预测提供了科学依据,有助于制定合理的维护计划。云南动态eis市场报价
EIS测量的前提条件:
因果性条件:输出的响应信号只是由输入的扰动信号引起的的。也就是说测量信号和扰动信号之间存在对应的因果关系,任何其它干扰信号都必须排除。如果充分注意了电化学系统环境因素(比如温度等)的控制,这个条件比较容易满足。
线性条件:输出的响应信号与输入的扰动信号之间存在线性关系。通常的情况下,电化学系统的电流与电势之间是不符合线性关系的,而是由体系的动力学规律决定的非线性关系。但是,当采用小幅度的正弦波电势信号对系统进行扰动时,作为扰动信号的电势和响应信号的电流之间可近似看作呈线性关系,从而可近似的满足线性条件。通常作为扰动信号的电势正弦波的幅度在5mV左右,一般不超过10mV。
稳定性条件:扰动不会引起系统内部结构发生变化,当扰动停止后,体系能够回复到原先的状态。对于可逆反应来说,稳定性条件比较容易满足,对于不可逆的电极过程,只要电极表面的变化不是很快,当扰动幅度小,作用时间短,扰动停止后,系统也能够恢复到离原先状态不远的状态。可以近似的认为满足稳定性条件。对于非常快速的电极反应,或者是扰动的频率低,作用时间长时,稳定性条件的满足较困难,所以EIS研究快速不可逆反应有一定困难。 云南动态eis市场报价