服务热线:
400 8353 199
销售热线:
400 8353 166-2
技术支持

您现在的位置:首页  >  技术文章  >  固态电解质离子电导率测试系统

固态电解质离子电导率测试系统

更新时间:2025-07-02浏览:121次

固态电池被认为是目前潜力的研究方向,已成为目前研究热点中的热点,但是固态所面临的问题界面问题,材料稳定性,离子电导率等成为制约固态性能提升及商业化的巨大障碍。大量的研究人员专注于开发及改进氧化物,硫化物, 聚合物和卤化物固态电解质的离子电导率

电化学交流阻抗谱(EIS)被认为是目前测试各类材料离子电导率最佳的技术手段。但准确测试固态电解质的离子电导率并非易事,为了理清这个关键问题,我们需要了解以下信息, 才能确保离子电导率测试准确可靠








为什么固态电池中离子传导如此重要? 

固态电解质离子电导率测试系统

Fig 1. 固态电池中的界面及离子传递模型

Chem. Rev. 2020, 120, 14, 6878–6933



为什么测试固态离子电导率需要高频?

固态电解质离子电导率测试系统

Fig 2. 固态材料中的离子界面过程等与电容的响应关系

Adv. Mater. 132-138, 2 (1990) No. 3


固态电解质离子电导率测试系统

Fig 3. 固态材料的EIS响应曲线-理想模型

Fig 3.中各元素的含义

  • 对应的拟合电路为(RbQb)(RgbQgb)Wel

  • R 是纯电阻(Resistance)

  • Q 是常相位角元件(Constant Phase Element)

  • W 是Warburg 阻抗;

  • b 指电解质晶粒体相(bulk),

  • gb 指晶界(grain boundary)

  • el 指阻塞电极(electrode)

将Fig 2.中的对应的电容量级带入下列数学计算公式,即可得到EIS响应曲线所需的频率范围,如10的-8次方,频率约为10-100 MHz量级。

固态电解质离子电导率测试系统



为什么实际固态离子测试EIS曲线会出现各种响应情况?

主要有以下原因:

  • 固态电解质的样品前处理

  • 固态电解质夹具

  • 设备与夹具的连接

  • 设备的高频响应能力

  • ……

固态电解质离子电导率测试系统

Fig 4. 典型的固态电解质材料的EIS响应曲线

锂离子固体电解质研究中的电化学测试方法,储能科学与技术

Energy Storage Materials 69 (2024) 103378

Fig 4.图为常见的比较典型的固态电解质EIS曲线:

  • Fig 4a为固态电解质理论模型。

  • Fig 4b为实际测试合理结果,阻塞电极良好,受限于设备高频能力,高频半圆不完整。

  • Fig 4c为阻塞电极较差,阻塞电极与电解质界面影响。

  • Fig 4d为阻塞电极良好,但受限于接线及设备高频交流阻抗能力



结论及建议

对于固态离子电导率的准确测试,并非易事,需要全面慎重考虑样品制备,阻塞电极的设计,设备与阻塞电极的连接方式,交流阻抗设备(EIS)的高频能力及可靠性等。虽然市面上能够进行阻抗测试的设备有非常多类型,但能够同时覆盖高频和低频,并表现出优异性能的设备,从硬件设计来说依然面临巨大挑战。

版权所有  阿美特克科学仪器部-普林斯顿及输力强电化学   备案号:沪ICP备14035568号-3

技术支持:化工仪器网    管理登陆    sitemap.xml

联系电话:
400 8353 166-2

微信服务号