電化學阻抗譜即透過測量阻抗隨正弦波頻率的變化，進而分析

電極過程動力學

、雙電層和擴散等，研究電極材料、

固體電解質

、導電高分子以及腐蝕防護等機理。

電化學阻抗譜（

Electrochemical Impedance Spectroscopy，

簡稱

EIS

）：給電化學系統施加一個頻率不同的小

振幅

的

交流電

勢波，測量

交流電

勢與電流訊號的比值（此比值即為系統的阻抗）隨正弦波頻率

ω

的變化，或者是阻抗的相位角

Φ

隨

ω

的變化。

1、EIS的強大功能

廣義上，

EIS

可以理解為一種高精度、寬頻帶和無損傷的感測器，對電化學能源系統的外部因素

（

如溫度、溼度、壓力、流量、濃度以及負載等

）

和內部因素

（

如材料本體、介面、組分和製備工藝等

）

同時具有敏感性

，

即

EIS

具備強大診斷功能的基礎。有了

EIS

資料，一個完整的電化學描述是可能的。

但

儘管

EIS

診斷功能強大，

EIS

對電化學能源器件外部因素和內部因素的敏感效應

卻

無選擇性，這導致了

EIS

解析的複雜性。另外，

EIS

透過敏感性實現診斷功能，但是這種診斷不是直接而是間接的，即診斷結果不是所見即所得。

EIS

敏感特性的無選擇性和非直接性，導致

EIS

的理解過

程如同盲人摸象

。

因此，

EIS

診斷結果的有效性需要其他表徵手段來支撐和檢驗。

2、如何實現EIS診斷？

為實現

EIS

模擬模擬功能，假設鋰離子電池的物理電化學過程完全已知，然後就可以抽象建立

EIS

模型並模擬模擬鋰離子電池的

EIS

譜圖。換言之，透過數值計算得到

EIS

譜圖，同時調整

EIS

模型引數，以期最大程度復現測試

EIS

譜圖。實現

EIS

模擬模擬，不是電化學人的最終目標，而是校驗

EIS

模型有效性的先決步驟，最終為實現

EIS

診斷分析服務。

為實現

EIS

診斷分析功能，假定被診斷物件

EIS

的資料已知，其

EIS

譜圖特徵可獲知，可以結合被診斷物件已知的物理電化學特徵構建或者選取合適的

EIS

模型，進而實現對

EIS

譜圖的定量解讀。

EIS

譜圖的解讀結果，有助於揭示電化學能源器件中的速度決定步驟，以及評估執行引數對電化學能源器件的影響。

小結

（

1

）

EIS

將電化學過程抽象為一個電路模型；

（

2

）模型中主要包括內阻

R

Ω，雙電層電容

Cd

和法拉第阻抗

Zf

三個部分；

（

3

）

Zf

可進一步分為電子轉移和物質轉移兩個部分，分別對應譜圖中“高頻區”和“低頻區”；

（

4

）具體問題具體分析，需要結合相應領域知識，才能讓

EIS

發揮更大作用。