交流阻抗,也稱為電化學(xué)阻抗譜(Electrochemical Impedance Spectroscopy,簡(jiǎn)稱EIS),是早期電化學(xué)文獻(xiàn)中使用的術(shù)語(yǔ)。它是研究電極過(guò)程的一種電化學(xué)實(shí)驗(yàn)方法,起源于線性電路網(wǎng)絡(luò)頻率響應(yīng)特性的電學(xué)測(cè)量。通過(guò)交流阻抗技術(shù),可以深入了解電極系統(tǒng)的電化學(xué)行為和反應(yīng)機(jī)制,為電池、燃料電池等能源器件的性能優(yōu)化提供有力支持。當(dāng)電極系統(tǒng)受到一個(gè)正弦波形電壓(電流)的交流訊號(hào)的擾動(dòng)時(shí),會(huì)產(chǎn)生一個(gè)相應(yīng)的電流(電壓)響應(yīng)訊號(hào),由這些訊號(hào)可以得到電極的阻抗或?qū)Ъ{。一系列頻率的正弦波訊號(hào)產(chǎn)生的阻抗頻譜,稱為電化學(xué)阻抗譜。EIS交流阻抗分析儀:電化學(xué)研究的專(zhuān)業(yè)利器,助力科研人員深入探索。云南eis交流阻抗分析儀價(jià)格
交流阻抗譜是一種“準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)”的頻率域測(cè)量方法(也可以說(shuō)是暫態(tài)電化學(xué)技術(shù)),即使長(zhǎng)時(shí)間對(duì)電極系統(tǒng)施加激勵(lì)信號(hào),也不會(huì)導(dǎo)致電極表面狀態(tài)的積累性變化和電極極化的積累性發(fā)展。在電極上交替進(jìn)行陰極和陽(yáng)極過(guò)程也不會(huì)引起極化的積累性發(fā)展,避免對(duì)體系產(chǎn)生過(guò)大的影響。我們可以將電化學(xué)系統(tǒng)看作是一個(gè)等效電路。該電路由電阻(R)、電感(L)、和電容(C)等通過(guò)串并聯(lián)的方式組成。利用EIS的結(jié)果可以分析出各個(gè)等效電路原件的阻抗值等大小,并分析其含義,有助于測(cè)試者對(duì)所測(cè)的電化學(xué)系統(tǒng)做出判斷(電化學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和電極過(guò)程的性質(zhì)),或進(jìn)行結(jié)果的得出或電化學(xué)系統(tǒng)的改進(jìn)。廣東eis交流阻抗分析儀供應(yīng)商EIS交流阻抗分析儀廣泛應(yīng)用于能源、材料科學(xué)、腐蝕防護(hù)等領(lǐng)域,為相關(guān)研究提供重要的測(cè)試手段。
電化學(xué)阻抗譜是在電化學(xué)電池處于平衡狀態(tài)下(開(kāi)路狀態(tài))或者在某一穩(wěn)定的直流極化條件下,按照正弦規(guī)律施加小幅交流激勵(lì)信號(hào),研究電化學(xué)的交流阻抗隨頻率的變化關(guān)系,稱之為頻率域阻抗分析方法。也可以固定頻率,測(cè)量電化學(xué)電池的交流阻抗隨時(shí)間的變化,稱之為時(shí)間域阻抗分析方法。鋰離子電池的基礎(chǔ)研究中更多的用頻率域阻抗分析方法。EIS由于記錄了電化學(xué)電池不同響應(yīng)頻率的阻抗,而一般測(cè)量覆蓋了寬的頻率范圍(μHz-MHz),因此可以分析反應(yīng)時(shí)間常數(shù)存在差異的不同的電極過(guò)程。2.1電極過(guò)程動(dòng)力學(xué)信息的測(cè)量電化學(xué)阻抗譜在鋰離子電池電極過(guò)程動(dòng)力學(xué)研究中的應(yīng)用非常多。一般認(rèn)為,Li+在嵌入化合物電極中的脫出和嵌入過(guò)程包括以下幾個(gè)步驟,如圖1所示,①電子通過(guò)活性材料顆粒間的輸運(yùn)、Li+在活性材料顆??障堕g電解液中的輸運(yùn);②Li+通過(guò)活性材料顆粒表面絕緣層(SEI)的擴(kuò)散遷移;③電子/離子在導(dǎo)電結(jié)合處的電荷傳輸過(guò)程;④Li+在活性材料顆粒內(nèi)部的固體擴(kuò)散過(guò)程;⑤Li+在活性材料中的累積和消耗以及由此導(dǎo)致活性材料顆粒晶體結(jié)構(gòu)的改變或新相的生成。
炙云科技EIS交流阻抗分析儀的測(cè)量精度非常高,具體而言,其測(cè)量精度可以達(dá)到±0.01%。這款分析儀采用了信號(hào)處理技術(shù)和算法,對(duì)測(cè)量信號(hào)進(jìn)行高精度和高穩(wěn)定性的處理,從而能夠減小測(cè)量誤差,提高測(cè)量結(jié)果的可靠性。此外,EIS交流阻抗分析儀還具有寬頻率范圍和多頻點(diǎn)的測(cè)量能力,可以覆蓋多個(gè)頻率范圍,滿足不同電化學(xué)系統(tǒng)的測(cè)試需求。這使得科研人員能夠更多地了解電極系統(tǒng)的阻抗特性,從而深入探索電化學(xué)反應(yīng)的機(jī)理和動(dòng)力學(xué)過(guò)程。為了進(jìn)一步提高測(cè)量精度,炙云科技EIS交流阻抗分析儀還配備了一系列附件和功能,如電極夾具,使測(cè)試過(guò)程更加便捷和準(zhǔn)確。這些附件和功能能夠適應(yīng)不同類(lèi)型的電極材料和電化學(xué)體系,提高測(cè)試的靈活性和可重復(fù)性。綜上所述,炙云科技EIS交流阻抗分析儀具有高精度的測(cè)量能力,能夠?yàn)榭蒲腥藛T提供準(zhǔn)確可靠的測(cè)試數(shù)據(jù)和解析結(jié)果,助力新能源技術(shù)的進(jìn)步和創(chuàng)新。通過(guò)EIS交流阻抗分析儀的測(cè)試結(jié)果,揭示電極過(guò)程的反應(yīng)機(jī)制和動(dòng)力學(xué)行為,為新能源技術(shù)創(chuàng)新提供理論支持。
SOH是電池健康狀態(tài)的反映,是電池老化狀態(tài)的判斷指標(biāo)。電池經(jīng)過(guò)一定次數(shù)的充放電循環(huán)后,電池的衰退明顯加劇,主要表現(xiàn)在放電電壓和放電容量的降低,這會(huì)對(duì)電池的使用性能產(chǎn)生挑戰(zhàn)。張文華等探究了磷酸鐵鋰電池老化狀態(tài)與電池阻抗的關(guān)系,詳細(xì)分析各阻抗成分隨循環(huán)次數(shù)的變化規(guī)律。發(fā)現(xiàn)800次以上的循環(huán)周期對(duì)電荷傳遞阻抗影響很大,對(duì)歐姆阻抗和擴(kuò)散阻抗的影響微乎其微。他們認(rèn)為SOH在95%~100%之間,歐姆阻抗、電荷轉(zhuǎn)移阻抗和擴(kuò)散阻抗基本保持穩(wěn)定,電池處于充放電穩(wěn)定狀態(tài)。SOH降低到90%以下,電荷轉(zhuǎn)移阻抗和擴(kuò)散阻抗明顯增大,電解液與電極的界面結(jié)構(gòu)逐漸發(fā)生破壞,阻抗譜中低頻區(qū)域出現(xiàn)了一段新的圓弧,究其原因可能是電池負(fù)極材料受到破壞,嵌鋰反應(yīng)變慢。他們的研究顯示出交流阻抗與電池劣化程度的相關(guān)性,可以用來(lái)篩選出老化的電池,有利于鋰離子電池的梯次利用?;陔娀瘜W(xué)阻抗譜,張彩萍等對(duì)電池老化特征進(jìn)行了分析,提出了梯次利用鋰離子電池從而延長(zhǎng)壽命的方式。將新舊電池的阻抗譜曲線進(jìn)行對(duì)比,發(fā)現(xiàn)使用后的電池性能衰退主要是電化學(xué)極化阻抗和濃差極化阻抗增大引起的,并且提出了控制充放電倍率來(lái)控制極化程度的方法。EIS交流阻抗分析儀具有高精度、寬頻率范圍、多頻點(diǎn)測(cè)量等優(yōu)勢(shì),為科研人員提供強(qiáng)有力的支持。廣東eis交流阻抗分析儀供應(yīng)商
EIS分析是研究電化學(xué)系統(tǒng)的重要手段,能夠提供有關(guān)電極反應(yīng)動(dòng)力學(xué)、物質(zhì)傳遞和擴(kuò)散等過(guò)程的深入理解。云南eis交流阻抗分析儀價(jià)格
在電池老化壽命研究方面,徐鑫珉等采用循環(huán)充放電方式對(duì)磷酸鐵鋰電池樣本進(jìn)行了老化實(shí)驗(yàn)和電化學(xué)阻抗譜測(cè)試。他們提出了基于交流阻抗的SOH計(jì)算公式,并驗(yàn)證了電流擾動(dòng)激勵(lì)測(cè)試電池交流阻抗的可行性。依據(jù)所獲得的阻抗數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)低頻阻抗與SOH呈現(xiàn)單調(diào)遞增的規(guī)律。使用線性擬合方式獲得了電池老化曲線,這為使用阻抗數(shù)據(jù)計(jì)算SOH,預(yù)測(cè)電池使用壽命提拱了算法支持和理論依據(jù)。等效電路模型對(duì)于阻抗定量的分析具有積極作用。謝媛媛等將模型預(yù)測(cè)的阻抗與實(shí)驗(yàn)獲得的阻抗結(jié)合到一起分析,既驗(yàn)證了模型的有效性,又可以充分利用模型和實(shí)驗(yàn)在區(qū)分阻抗成份上各自具有的優(yōu)勢(shì)。實(shí)驗(yàn)條件為充電倍率0.5C,溫度25℃。循環(huán)次數(shù)增加,歐姆阻抗變化不明顯,電荷傳遞阻抗明顯增加,擴(kuò)散阻抗減小,總體阻抗呈增大的趨勢(shì)??梢灶A(yù)測(cè),隨著循環(huán)次數(shù)增加,阻抗譜很難區(qū)分各頻率成分的影響,使用等效模型計(jì)算各阻抗參數(shù)將變得更加有效。云南eis交流阻抗分析儀價(jià)格