SOH是电池健康状态的反映,是电池老化状态的判断指标。电池经过一定次数的充放电循环后,电池的衰退明显加剧,主要表现在放电电压和放电容量的降低,这会对电池的使用性能产生挑战。张文华等探究了磷酸铁锂电池老化状态与电池阻抗的关系,详细分析各阻抗成分随循环次数的变化规律。发现800次以上的循环周期对电荷传递阻抗影响很大,对欧姆阻抗和扩散阻抗的影响微乎其微。他们认为SOH在95%~100%之间,欧姆阻抗、电荷转移阻抗和扩散阻抗基本保持稳定,电池处于充放电稳定状态。SOH降低到90%以下,电荷转移阻抗和扩散阻抗明显增大,电解液与电极的界面结构逐渐发生破坏,阻抗谱中低频区域出现了一段新的圆弧,究其原因可能是电池负极材料受到破坏,嵌锂反应变慢。他们的研究显示出交流阻抗与电池劣化程度的相关性,可以用来筛选出老化的电池,有利于锂离子电池的梯次利用。基于电化学阻抗谱,张彩萍等对电池老化特征进行了分析,提出了梯次利用锂离子电池从而延长寿命的方式。将新旧电池的阻抗谱曲线进行对比,发现使用后的电池性能衰退主要是电化学极化阻抗和浓差极化阻抗增大引起的,并且提出了控制充放电倍率来控制极化程度的方法。EIS交流阻抗分析仪广泛应用于电池技术、燃料电池和腐蚀防护研究。重庆eis交流阻抗分析仪市场报价
电化学交流阻抗(electrochemicalimpedancespectroscopy,EIS)是电化学中应用非常多的一中表征技术,在测试过程中,通过对测试系统施加一个微弱的交流电信号对被测系统进行激励,以获取对应的反馈电信号。通过EIS,可以在不破坏被测系统的前提下,获取被测系统内部的动力学信息。在燃料电池动力学中介绍过,催化剂的催化作用会使得气体解离为两种正负不同的带电电荷,两种电荷在电极界面上聚集,形成伽伐尼电势,也就是内电势。性质相反的两种电荷在界面上累积,这种储存电荷的能力与电容的性质相类似,所以我们可以把该界面看做是一个带有电容性质的界面。同时在这个界面上进行着催化剂对气体的催化反应,根据燃料电池动力学中的B-V方程,该反应有速率限制,主要限制因素是对称系数、交换电流密度和电流大小,限制着反应速率的阻抗我们称为法拉第电阻Rf。贵州eis交流阻抗分析仪供应商EIS交流阻抗分析仪在腐蚀与防护研究中评估金属材料的耐腐蚀性能和防护涂层的性能。
在锂离子电池电极的电化学过程中,Li+的嵌入和脱出包括以下几个内容[4],如图1所示;(1)电子在电极材料颗粒间的传递、Li+在活性物质颗粒的间隙间电解液中的运输;(2)Li+通过活性材料颗粒SEI层的迁移扩散;(3)电子/离子在导电结合处的电荷传输过程;(4)Li+在活性材料内部的固相扩散;(5)Li+在电极中累积和消耗以及电极活性材料颗粒晶体结构的改变或者新相的生成。图1嵌入化合物电极中嵌锂机制模型示意图3.2测量表观化学扩散系数电极中的扩散体系呈现控制步骤且可逆特征时,在理想条件下,阻抗低频部分存在扩散响应曲线。此时,可以利用扩散响应曲线测量电池或者电极体系的表观化学扩散系数。典型的采用电化学交流阻抗法测量化学扩散系数的公式如下[5]:式中,ω为角频率,B为Warburg系数,DLi为Li在电极中的扩散系数,Vm为活性物质的摩尔体积,F为法拉第常数(F=96487C/mol),A为浸入溶液中参与电化学反应的真实电极面积,dE/dx为相应电极库仑滴定曲线的斜率,即开路电位对电极中Li浓度曲线上某浓度处的斜率[6]。基本测量过程如下:①通过阻抗谱拟合获得低频扩散部分的B值;②测量库仑滴定曲线;③将相关参数带入方程式(3)即可求出Li的扩散系数。
电化学阻抗谱(EIS)作为电化学领域的一种重要测试方法,尤其在锂离子电池研究中具有不可替代的地位。它能够提供关于电导率、表观化学扩散系数、SEI层的生长演变、电荷转移以及物质传递过程的动态信息。通过EIS,科研人员可以深入了解电池内部的反应机制,优化电池性能,推动锂离子电池技术的持续发展。在实际应用中,EIS的基本原理是通过施加小幅度正弦波电位或电流扰动于电池,然后测量其响应信号。通过分析响应信号与扰动信号之间的关系,可以得到电池的阻抗谱。这个谱图包含了丰富的电化学信息,有助于我们深入理解电池的反应动力学和扩散行为。进行EIS测试时,需要注意确保测试环境的稳定和设备的精确度。常用的电化学阻抗测量设备包括电化学工作站和阻抗分析仪等。测试流程一般包括设置测试参数、进行实验、数据采集和数据分析等步骤。在锂离子电池领域,EIS的应用非常广。例如,它可以用于研究电池的电导率特性,评估电极材料的导电性能。通过测量表观化学扩散系数,可以了解电解质在电极中的扩散行为。此外,EIS还可以用于研究SEI层的生长演变,以及电荷转移和物质传递过程的动态测量。这些研究对于优化电池性能、提高电池的稳定性和安全性具有重要的意义。EIS交流阻抗分析仪具备宽频率范围和多频点测量能力,满足不同电化学系统测试需求。
锂离子动力电池经常遇到动力需求不同的工况,进而需要的充放电电流变化很大,这也影响着电池内部的电荷传递过程以及电化学反应进程。为了探究不同充放电倍率下电池阻抗情况,谢媛媛等以锂离子电池为研究对象,测试了0.1C、0.2C和0.5C充放电倍率下的阻抗谱。研究人员认为小电流充放电,电池阻抗在一定的循环次数下变化不大,且小电流具有降低电池低频阻抗的作用。而大电流充放电,中频部分半圆增大,电荷传递阻抗增大。同时还发现,尽管低充放电率可以明显降低在中高频范围内循环对电池阻抗的影响,但其对阻抗谱的低频成分影响仍然明显。电化学阻抗谱是研究电极/电解液界面电化学反应的有力工具之一,广泛应用于正负极材料的阻抗以及锂离子在正负极材料中的嵌入和脱出等研究。MasayukiItagaki等着重研究了电池正负极材料在0.5C、1.0C和1.5C充放电倍率下的电荷传递阻抗和欧姆阻抗。研究表明,1.5C倍率下,正负电极的电荷转移阻抗的变化呈现出一定的滞后现象,影响因素是电流方向。关于欧姆阻抗,无论是正极材料还是负极材料,倍率对其大小和变化趋势的影响都不明显。可以这样认为,在锂离子电池的电极中,脱锂过程的电荷传递阻抗要大于嵌锂过程的电荷传递阻抗。EIS交流阻抗分析仪是研究电化学反应过程的重要工具,尤其在锂离子电池领域具有广泛的应用前景。福建eis交流阻抗分析仪市场报价
EIS交流阻抗分析仪是科研人员不可或缺的仪器之一,能够提供可靠的测试数据,支持科研人员深入探索。重庆eis交流阻抗分析仪市场报价
电化学阻抗谱ElectrochemicalImpedanceSpectroscopy,EIS),早期的电化学文献称为交流阻抗(A.C.Impedance)。阻抗测量原本是电学中研究线性电路网络频率响应特性的一种方法,引用来研究电极过程后,已成为电化学研究中的一种不可或缺的实验方法。对电解池体系施加正弦电压(或电流)微扰信号,使研究电极的电位(或电流)按小幅度(△p|《10mV正弦波规律变化,同时测量交流微扰信号引起的极化电流(或极化电位)的变化,通过比较测定的电位(或电流)的振幅、相位与微扰信号之间的差异求出电极的交流阻抗,进而获得与电极过程相关的电化学参数。重庆eis交流阻抗分析仪市场报价