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低阻抗鋰離子電池的電化學(xué)阻抗譜測試
本文由 美國Gamry電化學(xué) 整理匯編
2020-03-24 18:26 756閱讀次數(shù)
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電化學(xué)阻抗譜（EIS）是獲取電化學(xué)系統(tǒng)信息的一種強有力的測試方法。它常常被應(yīng)用在測試新型的能源轉(zhuǎn)換和存儲類電化學(xué)器件（ECS），包括電池，燃料電池和超級電容器。EIS可以被用到新設(shè)備發(fā)展的各個階段，一直從半電解池反應(yīng)的機理和動力學(xué)初始評估到電池包的質(zhì)量控制。
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低阻抗鋰離子電池的電化學(xué)阻抗譜測試 電化學(xué)阻抗譜（EIS）是獲取電化學(xué)系統(tǒng)信息的一種強有力的測試方法。它常常被應(yīng)用在測試新型的能源轉(zhuǎn)換和存儲類電化學(xué)器件（ECS），包括電池，燃料電池和超級電容器。EIS可以被用到新設(shè)備發(fā)展的各個階段，一直從半電解池反應(yīng)的機理和動力學(xué)初始評估到電池包的質(zhì)量控制。
ECS器件在高功率應(yīng)用（例如電動汽車）中使用量的增加引導(dǎo)我們發(fā)展更多具有較低阻抗的設(shè)備。不幸的是，現(xiàn)代ECS器件的阻抗常常太低了，以至于實驗室EIS系統(tǒng)無法輕易地或者準確地測量到。大多數(shù)商業(yè)EIS系統(tǒng)在阻抗低于0.1Ω時測試效果不好。
該技術(shù)報告采用GAMRY儀器在一個鋰離子二次電池上進行了一系列EIS測試，其中鋰離子電池在1kHz下的阻抗低于500 μΩ。文中列舉了一些特別技巧，可以用來提高這個困難測試的極ng確度和頻率范圍。
如果您剛開始接觸EIS，**先瀏覽了一下Gamry公司另一個技術(shù)報告：Basics of EIS。在那個報告里提到的關(guān)于EIS的信息將不在本文中贅述。[詳細]
2020-03-24 18:26
應(yīng)用文章
低阻抗鋰離子電池的交流阻抗EIS測試 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.[詳細]
2018-08-30 10:00
產(chǎn)品樣冊
電化學(xué)電容測試：第三部分—電化學(xué)阻抗譜 電化學(xué)電容測試：第三部分—電化學(xué)阻抗譜[詳細]
2015-05-25 00:00
其它
電化學(xué)電容測試：第三部分電化學(xué)阻抗譜 本章為應(yīng)用指南的第三部分，主要闡述能量轉(zhuǎn)換裝置相關(guān)的電化學(xué)技術(shù)。本章主要討論的是電化學(xué)阻抗譜基礎(chǔ)（EIS）知識并且將通過在單電化學(xué)電容和堆棧上的測試介紹Gamry的電化學(xué)阻抗技術(shù)。簡介本系列指南的**部分將討論電容器理論基礎(chǔ)并且闡述集中用于研究電化學(xué)電容的幾種技術(shù)手段。第二部分主要解釋Gamry電化學(xué)能量PWR800軟件在能量轉(zhuǎn)換裝置循環(huán)測試上的使用。闡述了單電池和堆棧在循環(huán)過程中不同設(shè)置參數(shù)的影響。實驗本指南中描述的幾種電化學(xué)阻抗譜技術(shù)（EIS）可以在Gamry技術(shù)中完成。為此，測試在如下幾種電容進行：Nesscap公司的3F雙電層電容（EDLCs）（P/NESHSR0003C0002R7）和5F雙電層電容（EDLCs）（P/NESHSR0005C0002R7），Maxwell公司的650F雙電層電容（P/NBCAP0650P270）以及TaiyoYuden公司的1FPAS贗電容（P/NPAS0815LR2R3105）。PAS是一種沉積在電極上的導(dǎo)電半導(dǎo)體多并苯半導(dǎo)體首字母的縮寫。本指南中的數(shù)據(jù)均采用GamryEIS300和Reference3000進行記錄。所有繪圖都由Gamry電化學(xué)分析軟件EchemAnalyst生成和評價。電化學(xué)阻抗譜電化學(xué)阻抗譜是在研究電化學(xué)體系中一種被廣泛應(yīng)用的技術(shù)。EIS的優(yōu)勢在于測試對研究體系無損。這使得進一步電化學(xué)測量和后期研究成為可能。電化學(xué)阻抗譜是一種測量電化學(xué)電容中等效串聯(lián)電阻Z常用的方法。其同樣可以用來建立模型描述未知的反應(yīng)機理。采用這些模型也可以研究電容的非理想性……[詳細]
2018-08-30 10:00
產(chǎn)品樣冊
測試電化學(xué)電容：第三部分—電化學(xué)阻抗譜 本章為應(yīng)用指南的第三部分，主要闡述能量轉(zhuǎn)換裝置相關(guān)的電化學(xué)技術(shù)。本章主要討論的是電化學(xué)阻抗譜基礎(chǔ)（EIS）知識并且將通過在單電化學(xué)電容和堆棧上的測試介紹Gamry的電化學(xué)阻抗技術(shù)。
簡介
本系列指南的**部分將討論電容器理論基礎(chǔ)并且闡述集中用于研究電化學(xué)電容的幾種技術(shù)手段。
第二部分主要解釋Gamry電化學(xué)能量PWR800軟件在能量轉(zhuǎn)換裝置循環(huán)測試上的使用。闡述了單電池和堆棧在循環(huán)過程中不同設(shè)置參數(shù)的影響。[詳細]
2024-09-14 06:34
應(yīng)用文章
電化學(xué)阻抗譜-基礎(chǔ)知識 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.[詳細]
2018-08-30 10:00
產(chǎn)品樣冊
電化學(xué)阻抗譜原理 大家?guī)缀醵贾离娮璧母拍睢Ｋ侵冈陔娐分袑﹄娏髯璧K作用的大小。歐姆定律（式1）定義了電阻是電壓和電流的比值。
(1)歐姆定律的應(yīng)用于只有一個電路元件—理想電阻。理想電阻有以下幾個特點：
? 在任何電流和電位水平下都要遵循歐姆定律。
? 電阻值大小與頻率無關(guān)
? 交流電的電流和電位信號通過電阻器的相位相同。
然而現(xiàn)實中的電路元件展現(xiàn)的特性要更加復(fù)雜。這些迫使我們摒棄簡單的電阻概念，轉(zhuǎn)而用更加常見的電路參數(shù)—阻抗來替代。與電阻相同的是，阻抗也是表示電流阻力大小的方法，不同的是，它不受上述所列特點的限制。電化學(xué)阻抗是通過在電路上施加交流電位，測量電流得到的。假設(shè)施加正弦波電位激發(fā)信號，對應(yīng)此電位響應(yīng)的是交流電流信號。此電流信號可用正弦方程的總和來分析（傅里葉級數(shù)）。電化學(xué)阻抗通常用很小的激發(fā)信號測得。因此，電極的響應(yīng)是非線性的。在線性（或非線性）系統(tǒng)中，對應(yīng)正弦波電位信號響應(yīng)的電流在同樣頻率也是正弦波信號，除了相位有所移動（見圖一）。更多細節(jié)將會在以后內(nèi)容中描述。[詳細]
2024-09-26 17:50
應(yīng)用文章
電化學(xué)阻抗譜基礎(chǔ) 電化學(xué)工作站,電化學(xué),恒電位儀,電化學(xué)阻抗譜基礎(chǔ)[詳細]
2024-09-11 17:41
產(chǎn)品樣冊
涂層金屬材料的電化學(xué)阻抗譜 純電容性涂層的阻抗行為在我們EIS系列白皮書的第三部分已經(jīng)討論了。大多數(shù)涂料會隨著時間降解，引起更加復(fù)雜的表現(xiàn)。經(jīng)過一定的時間，水會穿透涂層并在涂層下形成一個新的液體/金屬界面。腐蝕現(xiàn)象
會在這個新界面處發(fā)生。涂層金屬的阻抗得到了廣泛的研究。失效涂層阻抗數(shù)據(jù)的解釋是非常復(fù)雜的，所以本文僅討論圖22所示的簡單等效電路。即便是這個簡單模型在文獻中也有一些爭議。研究人員對發(fā)生在電解池中的物理過程的阻抗分配沒有達成一致。因此，下文中的討論只是這個模型眾多解釋中的一種。
Gamry的科學(xué)家們在JCT CoatingsTech（www.coatingstech.org）發(fā)表了三篇關(guān)于有機涂層EIS評估的文章：
? Fundamentals of Electrochemical Impedance Spectroscopy, August 2004.
? Application of EIS to Coatings, October 2004.
? Protocols for Testing Coatings with EIS, February 2005.[詳細]
2020-03-25 09:43
期刊論文
有機涂層的電化學(xué)阻抗譜 我的所有阻抗圖譜看上去都一樣！
這樣的抱怨非常普遍。
“我是一個經(jīng)驗豐富的高分子化學(xué)家。我嘗SY電化學(xué)阻抗法來預(yù)測涂層的耐腐蝕性能。我記錄許多阻抗數(shù)據(jù)。盡管我在涂層配方中做了改變，幾乎所有的圖譜都一樣。顯然，我不能用這些結(jié)果去評價我的涂層行為。這是怎么回事？”
對于這樣的抱怨，有兩種常見的原因：
涂層質(zhì)量很好，EIS數(shù)據(jù)重現(xiàn)性非常好
你試圖做的測試超出了電化學(xué)工作站阻抗系統(tǒng)的能力范圍
第二種原因可能性更大。實際你在測試儀器的性能，而不是涂層的性能。
這篇應(yīng)用報告將會探討電化學(xué)工作站對涂層阻抗測試的影響。所有例子都是用Gamry電化學(xué)儀器，但是容適用任何電化學(xué)工作站的阻抗系統(tǒng)。
本報告Z后提出一些具體建議，解析難以測試的涂層體系的阻抗圖譜。[詳細]
2024-09-18 14:38
應(yīng)用文章
電化學(xué)阻抗譜簡要介紹 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.[詳細]
2018-08-30 10:00
產(chǎn)品樣冊
電化學(xué)阻抗譜 **部分：基礎(chǔ)理論 什么是電化學(xué)阻抗譜？電化學(xué)阻抗譜是一個強大的分析工具，使用可自動化的多個參數(shù)模擬真實世界的電化學(xué)行為，提供一個測量和驗證體系。GamryZxin設(shè)計的應(yīng)用參考指南，包含電化學(xué)阻抗譜的基礎(chǔ)知識，涉及概念，公式和數(shù)據(jù)演示，物理電化學(xué)原理及等效電路元件分析，您將了解到更多關(guān)于電阻、電容和擴散的核心概念，加深對于EIS的了解。[詳細]
2018-08-30 10:00
產(chǎn)品樣冊
電化學(xué)阻抗譜-等效電路元件 溶液電阻是影響電化學(xué)測試系統(tǒng)阻抗的顯著原因。帶有三電極的恒電位儀補償了對電極和參比電極之間的溶液電阻。然而，在測試時，參比電極與工作電極之間的溶液電阻也要考慮......[詳細]
2024-09-27 07:02
應(yīng)用文章
電化學(xué)阻抗譜——常見等效電路模型 在以下部分中我們介紹一些常見等效電路模型。這些模型可以用來解釋簡單的EIS數(shù)據(jù)。許多模型已經(jīng)作為標準電路模型包含在Gamry EIS300電化學(xué)阻抗測試軟件包中。[詳細]
2020-03-25 09:50
應(yīng)用文章
電化學(xué)阻抗譜的應(yīng)用及其解析方法 電化學(xué)阻抗譜的應(yīng)用及其解析方法[詳細]
2024-09-28 00:20
標準
多通道電化學(xué)阻抗測試系統(tǒng) 多通道電化學(xué)阻抗測試系統(tǒng)[詳細]
2007-08-30 00:00
應(yīng)用文章
電化學(xué)阻抗譜 第二部分：物理電化學(xué)與等效電路元件 什么是電化學(xué)阻抗譜？電化學(xué)阻抗譜是一個強大的分析工具，使用可自動化的多個參數(shù)模擬真實世界的電化學(xué)行為，提供一個測量和驗證體系。GamryZxin設(shè)計的應(yīng)用參考指南，包含電化學(xué)阻抗譜的基礎(chǔ)知識，涉及概念，公式和數(shù)據(jù)演示，物理電化學(xué)原理及等效電路元件分析，您將了解到更多關(guān)于電阻、電容和擴散的核心概念，加深對于EIS的了解。[詳細]
2018-08-30 10:00
產(chǎn)品樣冊
電化學(xué)阻抗譜 第三部分：Gamry等效電路模型 什么是電化學(xué)阻抗譜？電化學(xué)阻抗譜是一個強大的分析工具，使用可自動化的多個參數(shù)模擬真實世界的電化學(xué)行為，提供一個測量和驗證體系。GamryZxin設(shè)計的應(yīng)用參考指南，包含電化學(xué)阻抗譜的基礎(chǔ)知識，涉及概念，公式和數(shù)據(jù)演示，物理電化學(xué)原理及等效電路元件分析，您將了解到更多關(guān)于電阻、電容和擴散的核心概念，加深對于EIS的了解。[詳細]
2018-08-30 10:00
產(chǎn)品樣冊
電池電化學(xué)阻抗譜的四端子Kelvin型測量 電池電化學(xué)阻抗譜的四端子Kelvin型測量[詳細]
2015-05-25 00:00
應(yīng)用文章
電池電化學(xué)阻抗譜的四端子Kelvin型測量 本應(yīng)用指南討論了兩點法和四點法電池測試的不同。比較了為CR2032紐扣電池以及18650柱形電池提供的兩種典型電池Gamry測試裝置。兩種電池固定槽都可以與Kelvin傳感器直接接觸。
EIS測試在兩種型號鋰離子電池以及不同實驗裝置上進行。另外，導(dǎo)線短路測量顯示出Gamry 18650和CR2032電池固定槽的低電阻極限。[詳細]
2020-03-24 18:23
實驗操作
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