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本文結(jié)合充放電時具體的物理化學(xué)過程，對EIS圖譜進行了簡單分析，并建立了簡單的物理化學(xué)過程與EIS圖譜各部分的對應(yīng)關(guān)系，希望能夠?qū)δ斫釫IS圖譜有簡單幫助。
充電機充電鋰離子蓄電池，即使用能可逆嵌入、脫出鋰離子的嵌入化合物作為正極、負極的二次充電機充電蓄電池：
充電時，正極中的鋰離子從正極活性材料中脫出，嵌入負極活性材料中;
放電時，鋰離子從負極活性材料中脫出，嵌入正極活性材料中。因此充電機充電鋰離子蓄電池的充放電容量、循環(huán)穩(wěn)定性、充放電倍率以及高低溫充放電性能等，均與鋰離子在電極活性材料中的脫出和嵌入、在電解液中的擴散以及鋰離子穿過正負極活性材料顆粒表面固體電解質(zhì)相界面(solid electrolyte interface，SEI)膜等過程密切相關(guān)。

研究上述過程的相關(guān)動力學(xué)參數(shù)，對于深入體統(tǒng)認識相應(yīng)充電機充電鋰離子蓄電池的綜合電化學(xué)性能具有重要的意義。


作為研究電化學(xué)界面過程的重要方法，電化學(xué)阻抗譜(electrochemical impedancespectroscopy，EIS)被廣泛應(yīng)用于研究鋰離子在碳材料和過渡金屬氧化的嵌入和脫出過程中。

所謂EIS，是通過對電化學(xué)體系施加一定振幅不同頻率的正弦波交流信號，獲得頻域范圍內(nèi)相應(yīng)電信號反饋的交流測試方法。以下將結(jié)合充放電時具體的物理化學(xué)過程，對典型的Li+充電機充電蓄電池EIS圖譜進行進行分析。


在充電機充電鋰離子蓄電池充電過程中，鋰離子在嵌合物電極中的脫出和嵌入過程包括以下五個步驟，如圖2所示(Barsoukov等人提出改過程):

步驟①：電子傳輸至活性材料表面及在活性材料顆粒間的傳輸、鋰離子在電解液中的傳輸;
步驟②：鋰離子通過活性材料顆粒表面SEI 膜的擴散遷移;
步驟③：電子與鋰離子在導(dǎo)電結(jié)合處的電荷傳輸過程(或反應(yīng)結(jié)合過程);
步驟④：鋰離子在活性材料顆粒內(nèi)部固體顆粒中的擴散過程;
步驟⑤：鋰離子在活性材料中累積、消耗以及由此導(dǎo)致活性材料顆粒晶體結(jié)構(gòu)的改變或新相的生成(由于測試頻率限制，常見EIS圖譜中該部分未測試)。


使用電化學(xué)工作站，在10KHz~50μHz之間進行交流阻抗掃描，得到如圖三所示EIS圖譜，對該圖譜進行具體拆解分析，如表1所示。