1、電化學(xué)交流阻抗測量原理, 阻抗基本定義： 對(duì)于一個(gè)穩(wěn)定的線性系統(tǒng)M，如果以一個(gè)角頻率為的正弦波電信 號(hào) X（電壓或電流）輸入該系統(tǒng)，相應(yīng)的從該系統(tǒng)輸出一個(gè)角頻 率為 的正弦波電信號(hào)Y（電流或電壓）, 此時(shí) 線性系統(tǒng)的頻響 函數(shù) G=Y/X就是阻抗或?qū)Ъ{。 X Y G = Y / X 歐姆定律：E(電壓)= I(電流) Z(阻抗),M,電化學(xué)交流阻抗測量原理, 直流電阻：可看做頻率為0時(shí)的交流阻抗 交流阻抗測量條件：因果性，線性，穩(wěn)定性，有限性。 正弦波電位擾動(dòng)幅度：通常5 10mV 交流電壓（Voltage）: Et = E0sin(t) 交流電流（Current）: It = I0sin(t

2、 + ) 交流阻抗（Z）: Z = Et / It,交流導(dǎo)納（Y）: Y = It / Et 交流阻抗矢量（或復(fù)數(shù)）表示法： Ztotal = Zreal + Zimag （實(shí)部） （虛部） 阻抗模值：|Z|2 = Zreal2 + Zimag2 = E0 / I0 相位角： tan = - Zimag / Zreal 其中： = 2f，f為交流電信號(hào)頻率,電化學(xué)交流阻抗測量原理,交流阻抗測量原理,等效電路元件頻率響應(yīng),電阻（）：Z = R； = 0 電容（C）： Z = 1/jC; = -90 電感（L）： Z = jL; = 90 常相位角元件（CPE） Z = (1/0V) (j/0)-

3、; Thales表示法 Z = (1/Q) (j)-; Zman表示法 Z = A(j)-; Gamry表示法 其中： = 2f，0 = 21000 =0時(shí)電阻；=1時(shí)電容；=0.5時(shí)Warburg阻抗,=-1時(shí)電感； 擴(kuò)散阻抗（Warburg） Zw = W (j)-1/2 ; Thales表示法 Zw = W-1 (j)-1/2 ; Zman表示法 Zw = W (j)-1/2 ; Gamry表示法,等效電路元件頻率響應(yīng), 電化學(xué)交流阻抗等效電路模型 用電子元件構(gòu)建電路模型，通過擬合計(jì)算元件參數(shù)值，使得該電路模型的交流阻抗譜圖與實(shí)際測量的交流阻抗譜圖一致 交流阻抗譜圖擬合得到的等效電路不是

4、唯一的，必須針對(duì)實(shí)際的被測量體系進(jìn)行合理的物理過程解釋，對(duì)等效電路中的每個(gè)元件說明其物理意義。, ZHIT轉(zhuǎn)換： 將相位對(duì)頻率變化的曲線經(jīng)過ZHIT轉(zhuǎn)換后 得到阻抗模值隨頻率的變化曲線。 K-K轉(zhuǎn)換（Kramers-Kronig）： 交流阻抗譜圖實(shí)部和虛部的關(guān)系。,電極/溶液界面的等效電路,未補(bǔ)償?shù)娜芤弘娮瑁≧u） Ru = L/(A)； -為電導(dǎo)率，A-電極面積 L-為工作電極與參比電極之間的距離 雙電層電容（Cdl）: 電極和溶液界面 之間的電容 WE Cdl Ru Ref,電化學(xué)工作站原理圖,四電極連接示意圖,二電極連接示意圖,三電極連接示意圖,四電極連接示意圖,電化學(xué)交流阻抗譜圖解析,

5、根據(jù)測量得到的EIS譜圖，確定等效電路。 根據(jù)已建立的等效電路，設(shè)置各個(gè)元件的參數(shù)值。 應(yīng)用等效電路擬合軟件，自動(dòng)調(diào)整各個(gè)元件的參數(shù)值，使得等效電路的EIS譜圖與測量的EIS譜圖逐漸逼近，直到滿足擬合軟件所控制的誤差條件 為止。 可用擬合軟件查看在頻率坐標(biāo)范圍內(nèi)的擬合誤差分布圖、各個(gè)元件的影響頻譜圖、預(yù)測阻抗等效 電路在更低頻率或更高頻率范圍內(nèi)的變化趨勢。,常用的阻抗譜圖, BODE圖： 阻抗模值的對(duì)數(shù)log|Z|和相位角對(duì)相同的橫坐標(biāo)頻率的對(duì)數(shù)logf作圖。 Nyquist圖（阻抗復(fù)數(shù)平面圖）： 阻抗虛部為縱坐標(biāo)，阻抗實(shí)部為橫坐標(biāo)作圖。,SIM交流阻抗擬合特點(diǎn)：, 從交流阻抗BODE圖曲線上

6、直接選擇頻率數(shù)據(jù)點(diǎn)，然后 選擇阻抗元件類型，軟件自動(dòng)提示該元件的初始值。 等效電路可分成多個(gè)部分，然后進(jìn)行串/并聯(lián)連接。 每個(gè)部分等效電路可實(shí)現(xiàn)所有阻抗元件的串/并聯(lián)連接 等效擬合時(shí)選取數(shù)據(jù)點(diǎn)方式：自動(dòng)選點(diǎn)、手動(dòng)選點(diǎn)。 等效電路擬合后可查看每個(gè)元件的頻率響應(yīng)分布圖。 等效電路頻譜圖的頻率坐標(biāo)可任意設(shè)置。,EIS、IMVS、IMPS對(duì)比,EIS、IMPS、IMVS原理,交流阻抗測量方法,1、開路電位：交流電壓擾動(dòng)法，交流電流擾動(dòng)法 2、恒電位：交流電壓擾動(dòng)法 3、恒電流：交流電流擾動(dòng)法 4、恒電流：交流電壓擾動(dòng)法 5、時(shí)間參數(shù)變化，一系列測量交流阻抗 6、恒電位參數(shù)變化，一系列測量交流阻抗 7、恒電流參數(shù)變化，一系列測量交流阻抗 8、RMUX多通道變化，一系列測量交流阻抗（4/10V）,交流阻抗測量方法,9、PAD4多通道同時(shí)測量交流阻抗（4V/輸入阻抗200K） 10、電池循環(huán)充、放電的同時(shí)測量交流阻抗 11、固定單一頻率系列測量交流阻抗，可實(shí)現(xiàn)交流阻抗（或電容） 對(duì)電位變化、電流變化、時(shí)間變化等一 系列測量。