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低阻抗锂离子电池的电化学阻抗谱测试
本文由 美国Gamry电化学 整理汇编
2020-03-24 18:26 700阅读次数
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电化学阻抗谱（EIS）是获取电化学系统信息的一种强有力的测试方法。它常常被应用在测试新型的能源转换和存储类电化学器件（ECS），包括电池，燃料电池和超级电容器。EIS可以被用到新设备发展的各个阶段，一直从半电解池反应的机理和动力学初始评估到电池包的质量控制。
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低阻抗锂离子电池的电化学阻抗谱测试 电化学阻抗谱（EIS）是获取电化学系统信息的一种强有力的测试方法。它常常被应用在测试新型的能源转换和存储类电化学器件（ECS），包括电池，燃料电池和超级电容器。EIS可以被用到新设备发展的各个阶段，一直从半电解池反应的机理和动力学初始评估到电池包的质量控制。
ECS器件在高功率应用（例如电动汽车）中使用量的增加引导我们发展更多具有较低阻抗的设备。不幸的是，现代ECS器件的阻抗常常太低了，以至于实验室EIS系统无法轻易地或者准确地测量到。大多数商业EIS系统在阻抗低于0.1Ω时测试效果不好。
该技术报告采用GAMRY仪器在一个锂离子二次电池上进行了一系列EIS测试，其中锂离子电池在1kHz下的阻抗低于500 μΩ。文中列举了一些特别技巧，可以用来提高这个困难测试的极ng确度和频率范围。
如果您刚开始接触EIS，**先浏览了一下Gamry公司另一个技术报告：Basics of EIS。在那个报告里提到的关于EIS的信息将不在本文中赘述。[详细]
2020-03-24 18:26
应用文章
低阻抗锂离子电池的交流阻抗EIS测试 IntroductionElectrochemicalImpedanceSpectroscopy,EIS,isaverypowerfulwaytogaininformationaboutelectrochemicalsystems.Itisoftenappliedtonewelectrochemicaldevicesusedforenergyconversionandstorage(ECS),includingbatteries,fuelcells,andsuper-capacitors.EIScanbeusefulinallstagesofthedevelopmentofnewdevices,frominitialevaluationofhalf-cellreactionmechanismsandkinetics,toqualitycontrolofpackagedbatteries.IncreaseduseofECSdevicesinhigherpowerapplications(suchaselectricvehicles)hasledtodevelopmentofdeviceshavingverylowimpedance.UnfortunatelyforpractitionersofEIS,impedanceofmodernECSdevicesisoftensolowthatitcannotbeeasilyoraccuratelymeasuredusinglaboratoryEISsystems.MostcommercialEISsystemdonotworkwellwhenimpedanceisbelow0.1Ω.ThisApplicationNotedescribesaseriesofEISmeasurementsmadeonaLiionsecondarybatteryratedtohaveimpedancebelow500μΩat1kHz.Specialtechniquesareusedtoimprovetheaccuracyandfrequencyrangeofthisdifficultmeasurement.Ifyou'renewtoEIS,youmightwanttoreadGamryInstruments'BasicsofEISbeforereadingtherestofthisApplicationNote.InformationfoundinthisintroductiontoEISwillnotberepeatedhere.[详细]
2018-08-30 10:00
产品样册
电化学电容测试：第三部分—电化学阻抗谱 电化学电容测试：第三部分—电化学阻抗谱[详细]
2015-05-25 00:00
其它
电化学电容测试：第三部分电化学阻抗谱 本章为应用指南的第三部分，主要阐述能量转换装置相关的电化学技术。本章主要讨论的是电化学阻抗谱基础（EIS）知识并且将通过在单电化学电容和堆栈上的测试介绍Gamry的电化学阻抗技术。简介本系列指南的**部分将讨论电容器理论基础并且阐述集中用于研究电化学电容的几种技术手段。第二部分主要解释Gamry电化学能量PWR800软件在能量转换装置循环测试上的使用。阐述了单电池和堆栈在循环过程中不同设置参数的影响。实验本指南中描述的几种电化学阻抗谱技术（EIS）可以在Gamry技术中完成。为此，测试在如下几种电容进行：Nesscap公司的3F双电层电容（EDLCs）（P/NESHSR0003C0002R7）和5F双电层电容（EDLCs）（P/NESHSR0005C0002R7），Maxwell公司的650F双电层电容（P/NBCAP0650P270）以及TaiyoYuden公司的1FPAS赝电容（P/NPAS0815LR2R3105）。PAS是一种沉积在电极上的导电半导体多并苯半导体首字母的缩写。本指南中的数据均采用GamryEIS300和Reference3000进行记录。所有绘图都由Gamry电化学分析软件EchemAnalyst生成和评价。电化学阻抗谱电化学阻抗谱是在研究电化学体系中一种被广泛应用的技术。EIS的优势在于测试对研究体系无损。这使得进一步电化学测量和后期研究成为可能。电化学阻抗谱是一种测量电化学电容中等效串联电阻Z常用的方法。其同样可以用来建立模型描述未知的反应机理。采用这些模型也可以研究电容的非理想性……[详细]
2018-08-30 10:00
产品样册
测试电化学电容：第三部分—电化学阻抗谱 本章为应用指南的第三部分，主要阐述能量转换装置相关的电化学技术。本章主要讨论的是电化学阻抗谱基础（EIS）知识并且将通过在单电化学电容和堆栈上的测试介绍Gamry的电化学阻抗技术。
简介
本系列指南的**部分将讨论电容器理论基础并且阐述集中用于研究电化学电容的几种技术手段。
第二部分主要解释Gamry电化学能量PWR800软件在能量转换装置循环测试上的使用。阐述了单电池和堆栈在循环过程中不同设置参数的影响。[详细]
2024-09-14 06:34
应用文章
电化学阻抗谱-基础知识 Electrochemicalimpedancespectroscopy(EIS)isapowerfultechniquethatutilizesasmallamplitude,alternatingcurrent(AC)signaltoprobetheimpedancecharacteristicsofacell.TheACsignalisscannedoverawiderangeoffrequenciestogenerateanimpedancespectrumfortheelectrochemicalcellundertest.EISdiffersfromdirectcurrent(DC)techniquesinthatitallowsthestudyofcapacitive,inductive,anddiffusionprocessestakingplaceintheelectrochemicalcell.ThetheorybehindEISismorecomplexthanDCtechniques,soit’sadvisedtohaveabasicunderstandingoftheunderlyingprinciplesbeforebeginning.EIShasfarreachingapplicationsincludingcoatings,batteries,fuelcells,photovoltaics,sensors,andbiochemistry.ThisguidewillfocusontheapplicationoftheEIStechniqueforanalyzingthecorrosionperformanceofcoatedaluminumpanel.Knowledgeoftheelectrochemicalsystembeinginvestigatedisalsousefulbeforebeginning.Withabasicunderstandingofthesystemitcanbeknownifthepotentiostatwillbeabletogatherthedesiredinformation,andifthedatacollectedmeetsaccuracyrequirements.[详细]
2018-08-30 10:00
产品样册
电化学阻抗谱原理 大家几乎都知道电阻的概念。它是指在电路中对电流阻碍作用的大小。欧姆定律（式1）定义了电阻是电压和电流的比值。
(1)欧姆定律的应用于只有一个电路元件—理想电阻。理想电阻有以下几个特点：
• 在任何电流和电位水平下都要遵循欧姆定律。
• 电阻值大小与频率无关
• 交流电的电流和电位信号通过电阻器的相位相同。
然而现实中的电路元件展现的特性要更加复杂。这些迫使我们摒弃简单的电阻概念，转而用更加常见的电路参数—阻抗来替代。与电阻相同的是，阻抗也是表示电流阻力大小的方法，不同的是，它不受上述所列特点的限制。电化学阻抗是通过在电路上施加交流电位，测量电流得到的。假设施加正弦波电位激发信号，对应此电位响应的是交流电流信号。此电流信号可用正弦方程的总和来分析（傅里叶级数）。电化学阻抗通常用很小的激发信号测得。因此，电极的响应是非线性的。在线性（或非线性）系统中，对应正弦波电位信号响应的电流在同样频率也是正弦波信号，除了相位有所移动（见图一）。更多细节将会在以后内容中描述。[详细]
2024-09-26 17:50
应用文章
电化学阻抗谱基础 电化学工作站,电化学,恒电位仪,电化学阻抗谱基础[详细]
2024-09-11 17:41
产品样册
涂层金属材料的电化学阻抗谱 纯电容性涂层的阻抗行为在我们EIS系列白皮书的第三部分已经讨论了。大多数涂料会随着时间降解，引起更加复杂的表现。经过一定的时间，水会穿透涂层并在涂层下形成一个新的液体/金属界面。腐蚀现象
会在这个新界面处发生。涂层金属的阻抗得到了广泛的研究。失效涂层阻抗数据的解释是非常复杂的，所以本文仅讨论图22所示的简单等效电路。即便是这个简单模型在文献中也有一些争议。研究人员对发生在电解池中的物理过程的阻抗分配没有达成一致。因此，下文中的讨论只是这个模型众多解释中的一种。
Gamry的科学家们在JCT CoatingsTech（www.coatingstech.org）发表了三篇关于有机涂层EIS评估的文章：
• Fundamentals of Electrochemical Impedance Spectroscopy, August 2004.
• Application of EIS to Coatings, October 2004.
• Protocols for Testing Coatings with EIS, February 2005.[详细]
2020-03-25 09:43
期刊论文
有机涂层的电化学阻抗谱 我的所有阻抗图谱看上去都一样！
这样的抱怨非常普遍。
“我是一个经验丰富的高分子化学家。我尝SY电化学阻抗法来预测涂层的耐腐蚀性能。我记录许多阻抗数据。尽管我在涂层配方中做了改变，几乎所有的图谱都一样。显然，我不能用这些结果去评价我的涂层行为。这是怎么回事？”
对于这样的抱怨，有两种常见的原因：
涂层质量很好，EIS数据重现性非常好
你试图做的测试超出了电化学工作站阻抗系统的能力范围
第二种原因可能性更大。实际你在测试仪器的性能，而不是涂层的性能。
这篇应用报告将会探讨电化学工作站对涂层阻抗测试的影响。所有例子都是用Gamry电化学仪器，但是容适用任何电化学工作站的阻抗系统。
本报告Z后提出一些具体建议，解析难以测试的涂层体系的阻抗图谱。[详细]
2024-09-18 14:38
应用文章
电化学阻抗谱简要介绍 IntroductionElectrochemicalImpedanceSpectroscopy(EIS)isanelectrochemicaltechniquewithapplicationsincorrosion,biosensors,batterydevelopment,fuelcelldevelopment,paintcharacterization,sensordevelopment,andphysicalelectrochemistry.EIScanevenbeusedtotestthefreshnessoffish!(J.FoodScience,65,780(2000))ThereasonforthispopularityisthehighinformationcontentofEIS.EISprovidesamorethoroughunderstandingofanelectrochemicalsystemthananyotherelectrochemicaltechnique.WhyisEISsopowerful?BecausetheEISexperimentinvolvestheapplicationofasinusoidalelectrochemicalpertubation(potentialorcurrent)tothesamplethatcoversawiderangeoffrequencies.Thismulti-frequencyexcitationallows(1)themeasurementofseveralelectrochemicalreactionsthattakeplaceatdifferentratesand(2)themeasurementofthecapacitanceoftheelectrode.ForanexcellentintroductiontoEIS,seeourBasicsofEISApplicationNote.TheReferenceSectionattheendoftheEISApplicationNotecontainsadditionalmaterialthatwillbeusefultoyou.IfyouhaveanyquestionsonEIS,you'llfindthatyourfriendsatGamryareawealthofinformation.Calloursupportteamifyou'dlikediscussthetheoryortheapplicationsofEIS.[详细]
2018-08-30 10:00
产品样册
电化学阻抗谱 **部分：基础理论 什么是电化学阻抗谱？电化学阻抗谱是一个强大的分析工具，使用可自动化的多个参数模拟真实世界的电化学行为，提供一个测量和验证体系。GamryZxin设计的应用参考指南，包含电化学阻抗谱的基础知识，涉及概念，公式和数据演示，物理电化学原理及等效电路元件分析，您将了解到更多关于电阻、电容和扩散的核心概念，加深对于EIS的了解。[详细]
2018-08-30 10:00
产品样册
电化学阻抗谱-等效电路元件 溶液电阻是影响电化学测试系统阻抗的显著原因。带有三电极的恒电位仪补偿了对电极和参比电极之间的溶液电阻。然而，在测试时，参比电极与工作电极之间的溶液电阻也要考虑......[详细]
2024-09-27 07:02
应用文章
电化学阻抗谱——常见等效电路模型 在以下部分中我们介绍一些常见等效电路模型。这些模型可以用来解释简单的EIS数据。许多模型已经作为标准电路模型包含在Gamry EIS300电化学阻抗测试软件包中。[详细]
2020-03-25 09:50
应用文章
电化学阻抗谱的应用及其解析方法 电化学阻抗谱的应用及其解析方法[详细]
2024-09-28 00:20
标准
多通道电化学阻抗测试系统 多通道电化学阻抗测试系统[详细]
2007-08-30 00:00
应用文章
电化学阻抗谱 第二部分：物理电化学与等效电路元件 什么是电化学阻抗谱？电化学阻抗谱是一个强大的分析工具，使用可自动化的多个参数模拟真实世界的电化学行为，提供一个测量和验证体系。GamryZxin设计的应用参考指南，包含电化学阻抗谱的基础知识，涉及概念，公式和数据演示，物理电化学原理及等效电路元件分析，您将了解到更多关于电阻、电容和扩散的核心概念，加深对于EIS的了解。[详细]
2018-08-30 10:00
产品样册
电化学阻抗谱 第三部分：Gamry等效电路模型 什么是电化学阻抗谱？电化学阻抗谱是一个强大的分析工具，使用可自动化的多个参数模拟真实世界的电化学行为，提供一个测量和验证体系。GamryZxin设计的应用参考指南，包含电化学阻抗谱的基础知识，涉及概念，公式和数据演示，物理电化学原理及等效电路元件分析，您将了解到更多关于电阻、电容和扩散的核心概念，加深对于EIS的了解。[详细]
2018-08-30 10:00
产品样册
电池电化学阻抗谱的四端子Kelvin型测量 电池电化学阻抗谱的四端子Kelvin型测量[详细]
2015-05-25 00:00
应用文章
电池电化学阻抗谱的四端子Kelvin型测量 本应用指南讨论了两点法和四点法电池测试的不同。比较了为CR2032纽扣电池以及18650柱形电池提供的两种典型电池Gamry测试装置。两种电池固定槽都可以与Kelvin传感器直接接触。
EIS测试在两种型号锂离子电池以及不同实验装置上进行。另外，导线短路测量显示出Gamry 18650和CR2032电池固定槽的低电阻极限。[详细]
2020-03-24 18:23
实验操作
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低阻抗锂离子电池的电化学阻抗谱测试
电化学阻抗谱的应用及其解析方法
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