知识分享‖纽扣电池半原位交流阻抗测试
发布时间:2025-02-08
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在纽扣电池的正负极材料研究中,半原位阻抗测试是评估其材料稳定性等特性的重要手段。东华分析电化学工作站及其配套软件可通过组合多个实验方法,为研究人员提供高效的测试解决方案。
一、测试方法概述
纽扣电池半原位阻抗测试常用两种测试方式:
1.电池充电或放电至不同的电位后,在该电位下测试电池的交流阻抗;
2.电池充电或放电至设定时间后,在电池当时开路电位下测试电池的交流阻抗。
二、测试方式一
使用软件组合多个恒电流-电位EIS,实现充电至不同的电位测试交流阻抗,再连续放电至不同的电位测试交流阻抗整个过程的闭环测试,序列实验方法组合设置如图1所示:
图1 不同电位限制的半原位交流阻抗测试方法组合
以其中某步恒电流充电实验方法为例,该步骤充电至限制电位时,未知所需要的时间,故在软件上可设置控制优先级为“电压”,这样该充电步骤就由实时采集的电压判断该步骤是否结束,结束后自动切换至下一个实验方法进行交流阻抗测试。
图2 恒电流充电步骤参数设置示意图
以下一步控制电位EIS方法为例,上一步恒电流给电池充电至3.9V后,电池的实际电压=3.9-0.0000904*Rcell,故实际电池电压低于3.9V。因此DC电位需设置3.9V vs Ref,在“测量延迟”参数中设置一段时间,以使电池的实际电压更为接近3.9V。
注:该时间参数可由恒电位设置3.9V vs Ref方法看采集的电流|I|平稳后的时间作为参考设置。也可在恒电流和控制电位EIS方法之间插入恒电位方法,通过电流值判断电压充电是否结束。
图3 扫频电压交流阻抗步骤参数设置示意图
经过数次恒电流和交流阻抗实验,直至充电至上限电位,最后一次阻抗测试完成后,继续进行放电过程的半原位阻抗测试。
图4 恒电流放电步骤参数设置示意图
三、测试方式二
利用恒电流间歇滴定法(GITT)的逻辑规则,在软件上组合恒电流-电位EIS实现从充电至上限电位后再连续放电至下限电位整个过程的闭环测试,序列实验方法组合设置如图5所示:
图5 GITT组合恒电流-电位EIS实现半原位交流阻抗测试
这套实验方法组合利用GITT的逻辑规则,采用的是恒电流充电一定时间后,测试当时电池在开路电位下的交流阻抗。
图6 恒电流充电步骤参数设置示意图
图7 GITT循环内控制电压EIS参数设置示意图
然后继续该步骤GITT设置的循环次数(此循环次数可以根据实际充电时间设置,也可以设置比较大的循环次数以确保该GITT步骤能充电至上限电位),当整个充电实验到设置的上限电位,则该GITT方法结束,软件会自动切换至与GITT并列的“控制电位EIS”实验方法,在上限电位下测试交流阻抗。
图8 与GITT循环并列控制电压EIS参数设置示意图
然后参考充电步骤设置,继续进行放电步骤的半原位阻抗测试。
图9 恒电流放电步骤参数设置示意图
四、案例分享
案例一: 不同电位限制下的半原位交流阻抗测试数据
案例二:固定的充/放电时间和上/下限电位限制下的半原位交流阻抗测试数据
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