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点击次数:403 发布时间:2020-04-10
  电化学阻抗谱(EIS)是一种“准稳态频率域测量方法”,它可测量电势和电流间存在着线性关系。具体地说就是给电化学系统施加一个频率不同的小振幅的交流电势波,这个交流电势波与电流信号的比值,我们称为系统的阻抗。
 
  什么是电化学阻抗谱?
 
  电化学阻抗谱即通过测量阻抗随正弦波频率的变化,进而分析电极过程动力学、双电层和扩散等,研究电极材料、固体电解质、导电高分子以及腐蚀防护等机理。
  电化学阻抗谱(ElectrochemicalImpedanceSpectroscopy,简称EIS):给电化学系统施加一个频率不同的小振幅的交流电势波,测量交流电势与电流信号的比值(此比值即为系统的阻抗)随正弦波频率ω的变化,或者是阻抗的相位角Φ随ω的变化。
 
  为什么我们要用电化学阻抗谱?
 
  电化学阻抗谱是一种重要的电化学测试技术,被广泛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,有发生爆炸的危险;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。
 
  电化学阻抗谱的工作原理
 

 


如果扰动信号是一个小幅度的正弦波电信号,那么响应信号通常也是一个同频率的正弦波电信号,此时传输函数G(ω)被称为频率响应函数或简称为频响函数。
  Y(响应信号)=G(ω)X(激励信号)
  若:X为正弦交流电流信号;Y为正弦交流电势信号;G(ω)为阻抗(impedance),用Z表示。
  若:X为正弦交流电势信号;Y为正弦交流电流信号;G(ω)为导纳(admittance),用Y表示。
  Z,Y合称为阻纳(immittance),用G来表示。
  电化学阻抗为矢量,常写成复数形式,复数是由实部和虚部构成的。
  电化学阻抗Z写成复数为:Z=Z'+jZ''
  复阻抗Z是电路元件对电流的阻碍作用和移相作用的反应。

 


 
  电化学阻抗谱的应用:交流阻抗系统
 
  交流阻抗系统作为电化学工作的常用工具,是一个强力设计和制造精密和快速电化学测量仪器,主要包括各种恒电位/恒电流仪、阻抗分析仪、多路转换器、多通道恒电位/恒电流仪、多路阻抗分析仪以及电化学阻抗综合测试分析软件。其中就利用了电化学阻抗谱的工作原理和技术,使得其可为有机涂层、腐蚀缓蚀剂、传感器、电池、燃料电池及其相关材料性能研究等众多应用研究提供有价值的信息。
 
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