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電化學(xué)阻抗譜快速入門
電化學(xué)阻抗譜(EIS)是一種“準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)頻率域測(cè)量方法”，它可測(cè)量電勢(shì)和電流間存在著線性關(guān)系。具體地說(shuō)就是給電化學(xué)系統(tǒng)施加一個(gè)頻率不同的小振幅的交流電勢(shì)波，這個(gè)交流電勢(shì)波與電流信號(hào)的比值，我們稱為系統(tǒng)的阻抗。
什么是電化學(xué)阻抗譜？
電化學(xué)阻抗譜即通過(guò)測(cè)量阻抗隨正弦波頻率的變化，進(jìn)而分析電極過(guò)程動(dòng)力學(xué)、雙電層和擴(kuò)散等，研究電極材料、固體電解質(zhì)、導(dǎo)電高分子以及腐蝕防護(hù)等機(jī)理。
電化學(xué)阻抗譜(ElectrochemicalImpedanceSpectroscopy,簡(jiǎn)稱EIS)：給電化學(xué)系統(tǒng)施加一個(gè)頻率不同的小振幅的交流電勢(shì)波，測(cè)量交流電勢(shì)與電流信號(hào)的比值(此比值即為系統(tǒng)的阻抗)隨正弦波頻率ω的變化，或者是阻抗的相位角Φ隨ω的變化。
為什么我們要用電化學(xué)阻抗譜？
電化學(xué)阻抗譜是一種重要的電化學(xué)測(cè)試技術(shù)，被廣泛地應(yīng)用在鋰電池的狀態(tài)監(jiān)測(cè)中，也可以用在鋰離子電池的正、負(fù)極材料的研究中。我國(guó)對(duì)鋰電池的使用環(huán)境、外觀、技術(shù)指標(biāo)以及絕緣等方面提出了一系列的要求，同時(shí)，也對(duì)充放電特性做出了特殊規(guī)定。
由于鋰離子電池具有能量比高、自放電小、可長(zhǎng)時(shí)間存放、資源豐富、材料成本低等特點(diǎn)，因此，它已經(jīng)成為便攜式電子產(chǎn)品的理想電源。但是，由于鋰電池其自身的缺點(diǎn)，如：鋰電池安全性差，有發(fā)生爆炸的危險(xiǎn)；鋰電池需要保護(hù)線路，不能大電流放電，也不能過(guò)充過(guò)放電?；谝陨线@些優(yōu)缺點(diǎn)，鋰電池的檢測(cè)越來(lái)越受到重視。
電化學(xué)阻抗譜的工作原理
如果擾動(dòng)信號(hào)是一個(gè)小幅度的正弦波電信號(hào)，那么響應(yīng)信號(hào)通常也是一個(gè)同頻率的正弦波電信號(hào)，此時(shí)傳輸函數(shù)G(ω)被稱為頻率響應(yīng)函數(shù)或簡(jiǎn)稱為頻響函數(shù)。
Y(響應(yīng)信號(hào))=G(ω)X(激勵(lì)信號(hào))
若：X為正弦交流電流信號(hào)；Y為正弦交流電勢(shì)信號(hào)；G(ω)為阻抗(impedance),用Z表示。
若：X為正弦交流電勢(shì)信號(hào)；Y為正弦交流電流信號(hào)；G(ω)為導(dǎo)納(admittance),用Y表示。
Z,Y合稱為阻納(immittance)，用G來(lái)表示。
電化學(xué)阻抗為矢量，常寫(xiě)成復(fù)數(shù)形式，復(fù)數(shù)是由實(shí)部和虛部構(gòu)成的。
電化學(xué)阻抗Z寫(xiě)成復(fù)數(shù)為：Z=Z'+jZ''
復(fù)阻抗Z是電路元件對(duì)電流的阻礙作用和移相作用的反應(yīng)。
電化學(xué)阻抗譜的應(yīng)用：交流阻抗系統(tǒng)
交流阻抗系統(tǒng)作為電化學(xué)工作的常用工具，是一個(gè)強(qiáng)力設(shè)計(jì)和制造精密和快速電化學(xué)測(cè)量?jī)x器，主要包括各種恒電位/恒電流儀、阻抗分析儀、多路轉(zhuǎn)換器、多通道恒電位/恒電流儀、多路阻抗分析儀以及電化學(xué)阻抗綜合測(cè)試分析軟件。其中就利用了電化學(xué)阻抗譜的工作原理和技術(shù)，使得其可為有機(jī)涂層、腐蝕緩蝕劑、傳感器、電池、燃料電池及其相關(guān)材料性能研究等眾多應(yīng)用研究提供有價(jià)值的信息。
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