【摘要】 通过EIS测试，不仅可以评估锂电池的性能、状态和寿命，还可以为改进锂电池设计和生产提供重要信息。

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电导率仪交流阻抗法（EIS）是一种用于测定锂离子电池电解液电导率的有效方法。该方法通过施加不同频率的微小交流电信号，测量锂电池系统中电化学反应的特性，从而得到电解液电导率等关键参数。

在EIS测试中，首先需要在锂电池中施加微小的交流电信号。这些信号会在电解液和电极材料之间产生电化学反应，导致电阻和电容发生变化，进而引发电池内阻抗值的变化。通过在一定范围内施加多个不同频率的电信号，并测量每个频率下的阻抗值，可以获取丰富的电化学反应数据。

接下来，利用这些测量数据，可以构建一个称为“阻抗谱”的图表。阻抗谱图通常包括实部和虚部的坐标轴，其中实部表示电阻值，虚部表示电容值。通过分析阻抗谱图，可以深入了解电池系统的电化学特性，包括电解液电导率等关键参数。

通过EIS测试，不仅可以评估锂电池的性能、状态和寿命，还可以为改进锂电池设计和生产提供重要信息。因此，电导率仪交流阻抗法（EIS）在锂离子电池材料检测中具有重要的应用价值。

 

1.2mol/L浓度LiBF4-图片源自网络

 

测试概念

电导率(conductivity)是用来描述物质中电荷流动难易程度的参数。在公式中,电导率用希腊字母σ来表示。电导率σ的标准单位是西门子/米(简写做S/m),为电阻率ρ的倒数,即σ=1/ρ。当1安培(1A)电流通过物体的横截面并存在1伏特(1V)电压时,物体的电导就是1S。西门子实际上等效于1安培/伏特。如果G是电导(单位西门子),l是电流(单位安培),U是电压(单位伏特),则:G=I/U电导率σ则可以通过电导G,导体的截面积A,导体长度l来计算:σ=GI/A。电解液的导电率越高,电流通过电解液时的电阻力就越小,电池的充放电效率就越高。

 

LiPF6电导率测试标准HG/T4067-2015-图片源自网络

 

测试原理

EIS方法通过施加小幅度的交流电信号到锂离子电池系统上，观察其响应并进行分析。具体来说，当在锂电池中施加一个微小的交流电信号时，该信号将在电解液和电极材料之间产生电化学反应，导致电阻和电容发生变化，从而导致电池内的阻抗值发生变化。通过测量这些电流和电压的响应信号，可以得到电池系统的阻抗谱。进一步地，通过分析和拟合阻抗谱数据，可以提取出与电解液电导率相关的参数。

 

1.0mol/L浓度LiDFOB-图片源自网络

 

测试资料

电解质在溶剂中能够电离,生成阳离子和阴离子,在电场作用下它们将向相反方向移动,形成电流,产生导电现象;电解质溶液是一种离子导体,还包括熔盐、固体电解质、离子交换树脂膜等。一般而言,电解液的电导率会随着浓度升高/温度升高/溶解度升高而增加,但是,过高的温度会会导致电解液的蒸发和分解,浓度高电导率也会达到饱和。

电解液受潮后会使空白电流增大,不容易达到平衡点.测试结果不稳定,数据忽高忽低。

使用环境的温度要在合理的范围,避免低温或高温,温度过高(35摄氏度以上)就会使电解液的电导率升高,会造成测试数据偏高。温度过低(0摄氏度以下)就会使电解液的导电率降低,测试贰数据就会偏低;避免阳光直射,阳光直射在试剂上会使试剂发生光合反应。

 

参考文献

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分析测试实验室

 

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