[發明專利]一種簡便動態電化學阻抗測量方法

在審

• 申請號: 201910001255.2
• 申請日: 2019-01-02
• 公開（公告）號: CN109444760A
• 公開（公告）日: 2019-03-08
• 發明（設計）人: 張曉凡;邱永福;許海濤
• 申請（專利權）人: 東莞理工學院
• 主分類號: G01R31/389
• 分類號: G01R31/389
• 代理公司: 鄭州金派特知識產權代理事務所(普通合伙) 41167
• 代理人: 韓平英

本發明涉及電化學技術領域，公開了一種簡便動態電化學阻抗測量方法，具體的：（1）將電化學器件放置在屏蔽盒中，通過引線與交流阻抗測試儀連接；（2）設置測試參數，電池容量為C₀ mAh，電流擾動信號為I₁*sin(ωt)，I₁設置為1/20*C₀，響應頻率ω為0.01 Hz~100 kHz，動態工作電流為I₂（I₂=1~40 I₁），靜置一段時間后測試；（3）測試完成后，利用軟件對結果進行處理，可得該電極體系在真實工作過程中的固液界面反應電阻。本發明在傳統靜態阻抗測試技術基礎上，引入動態工作電流，實現采集動態阻抗，為客觀評估和研究電化學器件的固/液界面真實工作狀態阻抗性能提供有效的支持。

技術領域

本發明涉及電化學技術領域，具體地，涉及一種電極固/液界面反應阻抗測量技術。

背景技術

固/液界面是電化學過程發生的場所，從分子和納米尺度研究電極固液界面的結構與反應過程是電化學研究的重要挑戰，將為調控電化學反應過程，發展高性能電化學器件提供基礎支持。例如，作為一種高效的儲能器件，鋰離子電池受到了人們的廣泛關注。大量研究結果表明，電極材料界面的物理化學過程，如電子、離子在界面的輸運、存儲、反應等，對電池的性能有著非常重要的影響。而電極固/液界面反應的阻抗問題是電化學領域（如：電催化反應（OER、HER、ORR）、液態光伏電池、超級電容器、鋰電池等）的研究重點。目前普遍采用的方法是采用靜態電化學交流阻抗技術采集阻抗值，也即是給電極體系施加微弱的交流電流信號I₁*sin(ωt)，通過體系反饋信號，經過數學運算處理后，得到界面反應電阻R_ct，具體如附圖1所示。而實際上電極體系在工作時有穩定直流電流通過，此時是一個動態工作過程。通過傳統的靜態電化學交流阻抗技術采集的數據根本不能反應真實界面反應阻抗R_ct。

發明內容

本發明所要解決的問題是，針對傳統靜態電化學交流阻抗測量技術存在的缺陷，本發明提出一種簡便動態電化學阻抗測量方法。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是，一種簡便動態電化學阻抗測量方法，包括以下步驟：

（1）將電化學器件放置在屏蔽盒中，通過引線與交流阻抗測試儀連接；

（2）設置測試參數，電化學器件的電池容量為C₀ mAh，電流擾動信號為I₁*sin(ωt)，為保證電流擾動信號不影響電極界面反應，要求I₁數值設置為1/20*C₀，響應頻率ω為0.01 Hz~100 kHz，動態工作電流為I₂，其中，為保證測試體系穩定性，避免測試結果出現散點，要求I₂=1~40 I₁；對應響應電壓信號為U₀*sin(ωt+φ)，電阻為Z=U₀*sin(ωt+φ)/[I₁*sin(ωt)+I₂]=Z_實部+Z_虛部，其中Z_實部為阻抗值，可見靜態阻抗(工作電流I₂為0)高于動態工作狀態下的阻抗，偏離真實值；

（3）參數設置完畢后，靜置30s，開啟測試；

（4）測試完成，輸出動態電化學阻抗譜圖，動態電化學阻抗譜圖如附圖4所示的半圓曲線，由于動態測試過程中，擴散過程數據會出現閃點，因此，半圓右側直線部分可做刪除處理；