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来源: 发布时间:2024年04月23日

交流阻抗,也称为电化学阻抗谱(Electrochemical Impedance Spectroscopy,简称EIS),是早期电化学文献中使用的术语。它是研究电极过程的一种电化学实验方法,起源于线性电路网络频率响应特性的电学测量。通过交流阻抗技术,可以深入了解电极系统的电化学行为和反应机制,为电池、燃料电池等能源器件的性能优化提供有力支持。当电极系统受到一个正弦波形电压(电流)的交流讯号的扰动时,会产生一个相应的电流(电压)响应讯号,由这些讯号可以得到电极的阻抗或导纳。一系列频率的正弦波讯号产生的阻抗频谱,称为电化学阻抗谱。EIS交流阻抗分析仪广泛应用于能源、材料科学、腐蚀防护等领域,为相关研究提供重要的测试手段。浙江eis交流阻抗分析仪哪里买

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电化学阻抗谱(EIS)被用于储能电池性能参量的检测与健康状态评估中。目前EIS 检测需要依赖电化学工作站,通过分析扫频激励信号及其响应信号的幅值相位关系获得,检测时间成本较高,且测试回路的阻抗特性限制了其现场的应用。该文提出了一种以多频叠加电流信号作为激励,通过测量电池响应电压信号重构EIS 的快速检测方法,设计了一种适用于储能电池的快速EIS 检测系统。采用该系统和电化学工作站分别对锂离子电池的EIS 进行检测并对比,结果表明该文研究的测试系统不但测试误差小且具有良好的重复性,大幅提高了检测效率。获得0.02 Hz~1 kHz 频率内电池EIS 的检测时间为120 s,相较于电化学工作站测量时间缩短90%。相比于电压激励方法,该文提出的测试系统具有较大的输入阻抗,有利于实现电池EIS 的原位检测,加之硬件结构简单、检测效率高等优点,具有较好的现场应用前景。上海eis交流阻抗分析仪单价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。

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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。

锂电池EIS阻抗谱快速检测的优点主要包括以下几点:无损检测:EIS阻抗谱是一种无损的检测方法,不会对电池造成任何损伤或破坏。通过测量电池的阻抗谱,可以了解电池内部的电化学性质和结构,从而评估电池的健康状态和性能。快速评估:EIS阻抗谱检测可以在较短时间内完成,不需要长时间的等待和测试。这使得EIS阻抗谱成为一种快速评估电池性能的实用方法。准确度高:EIS阻抗谱可以准确地测量电池内部的阻抗,从而评估电池内部的电化学性质和结构。这种方法具有很高的准确度,可以用于电池性能的精确评估。适用范围广:EIS阻抗谱不仅可以用于锂电池的检测,还可以用于其他类型的电池检测,如铅酸电池、镍镉电池等。这使得EIS阻抗谱成为一种通用的电池性能评估方法。可预测电池寿命:通过EIS阻抗谱的测量和分析,可以预测电池的寿命和性能衰减。这有助于提前发现电池性能下降的趋势,为电池的维护和更换提供依据。有助于优化电池设计:EIS阻抗谱的测量和分析可以帮助研究人员和工程师更好地了解电池内部的电化学性质和结构,从而优化电池的设计和制造工艺。


凭借宽频率范围和多频点测量能力,EIS交流阻抗分析仪满足不同电化学系统的测试需求。

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电化学阻抗谱的设计基础是给电化学系统施加一个扰动电信号,然后来观测系统的响应,利用响应电信号分析系统的电化学性质。所不同的是,EIS给电化学系统施加的扰动电信号不是直流电势或电流,而是一个频率不同的小振幅的交流正弦电势波,测量的响应信号也不是直流电流或电势随时间的变化,而是交流电势与电流信号的比值,通常称之为系统的阻抗,随正弦波频率w的变化,或者是阻抗的相位角随频率的变化。将电化学阻抗谱技术进一步延伸,在施加小幅正弦电势波的同时,还伴随一个线性扫描的电势,这种技术称之为交流伏安法。由于扰动电信号是交流信号,所以电化学阻抗谱也叫做交流阻抗谱。EIS交流阻抗分析仪具有高精度、便携性和易于操作等优势,成为科研人员的得力助手。陕西eis交流阻抗分析仪报价表

EIS交流阻抗分析仪在电化学研究中具有不可或缺的地位,能够提供有关电极过程的重要信息。浙江eis交流阻抗分析仪哪里买

电化学阻抗谱方法是一种以小振幅的正弦波电位(或电流)为扰动信号的电化学测量方法。由于以小振幅的电信号对体系扰动,一方面可避免对体系产生大的影响,另一方面也使得扰动与体系的响应之间近似呈线性关系,这就使测量结果的数学处理变得简单。交流阻抗法就是以不同频率的小幅值正弦波扰动信号作用于电极系统,由电极系统的响应与扰动信号之间的关系得到的电极阻抗,推测电极的等效电路,进而可以分析电极系统所包含的动力学过程及其机理,由等效电路中有关元件的参数值估算电极系统的动力学参数,如电极双电层电容,电荷转移过程的反应电阻,扩散传质过程参数等。一个电极体系在小幅度的扰动信号作用下,各种动力学过程的响应与扰动信号之间呈线形关系,可以把每个动力学过程用电学上的一个线性元件或几个线性元件的组合来表示。如电荷转移过程可以用一个电阻来表示,双电层充放电过程用一个电容的充放电过程来表示。这样就把电化学动力学过程用一个等效电路来描述,通过对电极系统的扰动响应求得等效电路各元件的数值,从而推断电极体系的反应机理。浙江eis交流阻抗分析仪哪里买