详解电化学阻抗谱(EIS)原理、国内外研究现状、研究进展等
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发布时间：2024-10-16 08:20
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时间：2024-11-24 09:48
电化学阻抗谱具有极高的实用性，从极低频率(几μHz)到极高频率(几MHz)的宽频范围，都能深入研究电化学界面反应。当前，国内研究主要集中在EIS曲线分析及相关的电化学解释，而国外研究则在数学模型建立和实际应用方面取得突破，如基于EIS的电池温度预测等。
锂离子电池的阻抗谱大致包含四部分：超高频部分的欧姆阻抗Rb、高频部分的锂离子通过固体电解质阻抗Rsei、中频部分的电荷传递阻抗Rct、以及低频部分的锂离子扩散阻抗W。其中，欧姆阻抗受SOC、温度、倍率等因素影响较小，而电荷传递阻抗和扩散阻抗受这些因素的影响则较为明显。
在研究进展方面，对于SOC的影响，研究表明，欧姆阻抗基本不随SOC变化，电荷传递阻抗和扩散阻抗则在不同SOC下表现出明显的变化趋势，这为电池SOC的预测提供了有力支持。对于温度的影响，研究表明，温度的变化对电化学极化阻抗有显著影响，而温度对欧姆阻抗的影响较小。同时，温度的升高会使得电池内部的电解质活性增加，导致界面阻抗和电荷转移阻抗减小。
关于充放电倍率的影响，小电流充放电能降低电池低频阻抗，而大电流充放电则会增加中频部分的半圆，导致电荷传递阻抗增大。尽管低充放电率能降低在中高频范围内循环对电池阻抗的影响，但对阻抗谱的低频成分仍有显著影响。
对于SOH（电池健康状态）的影响，研究表明，电池老化状态显著加剧，主要体现在放电电压和放电容量的降低。老化的电池中，电荷转移阻抗和扩散阻抗显著增大，电解液与电极的界面结构发生破坏，导致阻抗谱中低频区域出现新圆弧。这为预测电池使用寿命提供了依据。
研究展望方面，虽然大量研究已探究了SOC、温度和倍率等因素对阻抗的影响，但需进一步加强在确定各因素最佳使用区间以及探究阻抗与各因素之间的相关性与函数关系式方面的研究。此外，研究还应从单体电池扩展至电池模块和电池包，以指导选择一致性良好的电池。
