锂离子电池基础科学问题(ⅩⅢ)——电化学测量方法

锂离子电池技术与测试方法目录第一部分1.1 锂离子电池简介 ----------------------------2 1.2. 锂离子电池组成 -------------------------3 1.3. 锂离子电池原理 -------------------------4 1.4. 锂离子电池的种类 ------------------------5 1.5. 锂离子电池优缺点 ------------------------7 1.6. 如何正确使用锂离子电池 ------------------8第二部分ST-BTJCY3000型智能电池充电放电检测仪2.1. 性能特点 --------------------------------10 2.2. 技术指标 --------------------------------11 2.3 技术支持与网站信息 -----------------------12第三部分聚合物锂离子电池规格、测试方法和标准3．1.聚合物锂离子充电电池规格--------------15 3.2.测试标准 ------------------------------------------16 3.3.文档参考的国标依据 --------------------------------18第一部分1.1 锂离子电池简介1.1.1锂离子电池(Li-ion Batteries)是锂电池发展而来。

在介绍Li-ion之前，应先介绍锂电池。

举例来讲，以前照相机里用的扣式电池就属于锂电池。

锂电池的正极材料是二氧化锰或亚硫酰氯，负极是锂。

电池组装完成后电池即有电压,不需充电.这种电池也可能充电,但循环性能不好,在充放电循环过程中,容易形成锂枝晶,造成电池内部短路,所以一般情况下这种电池是禁止充电的。

1.1.2后来，日本索尼公司发明了以炭材料为负极，以含锂的化合物作正极，在充放电过程中，没有金属锂存在，只有锂离子，这就是锂离子电池。

锂电池检测方法
首先，我们需要了解锂电池的基本结构和工作原理。

锂电池由正极、负极、隔
膜和电解质组成，其中正极和负极之间通过电解质和隔膜相隔开来。

在充放电过程中，锂离子在正负极之间来回迁移，完成电能的存储和释放。

了解锂电池的基本结构和工作原理，有助于我们更好地理解其检测方法。

其次，常用的锂电池检测方法包括外观检查、电压测试、内阻测试、循环寿命
测试等。

外观检查主要是通过目测和显微镜观察锂电池外壳是否有变形、渗漏、破损等情况，以及端子是否存在腐蚀、氧化等现象。

电压测试是通过测量锂电池的开路电压和闭路电压来判断其电荷状态和健康状况。

内阻测试则是通过测量锂电池的内部电阻来评估其性能和安全性能。

循环寿命测试是通过模拟锂电池的充放电循环过程，来评估其使用寿命和稳定性能。

除了以上常用的检测方法外，还有一些先进的锂电池检测技术，如红外热成像、X射线探测、核磁共振等。

这些技术能够更准确地检测锂电池的内部结构和性能，帮助我们更全面地评估锂电池的安全性能。

需要注意的是，锂电池检测需要专业的设备和技术支持，因此建议在专业人员
的指导下进行。

另外，锂电池检测过程中需要注意安全防护措施，避免发生意外事故。

综上所述，锂电池的安全性能对于我们的生活和工作具有重要意义，因此我们
需要掌握一些常用的锂电池检测方法，以确保其安全可靠地使用。

希望本文能够帮助您更好地了解和掌握锂电池的检测技术，确保锂电池的安全使用。

锂电池测试方法锂电池是一种常见的电池类型，广泛应用于手机、笔记本电脑、电动车等设备中。

为了确保锂电池的安全性能和可靠性，需要进行各种测试，以验证其性能和稳定性。

本文将介绍锂电池测试的方法和步骤。

首先，锂电池的测试包括外观检查、物理性能测试、电化学性能测试等多个方面。

外观检查主要是检查电池包装是否完好，有无变形、漏液等情况。

物理性能测试包括电池的尺寸测量、重量测量等，以确保其符合规定的标准。

电化学性能测试则是通过充放电测试、循环寿命测试等手段，验证电池的电压、容量、循环寿命等性能参数。

其次，锂电池测试的方法包括静态测试和动态测试两种。

静态测试是指在固定条件下对电池进行测试，如恒温箱中的恒温恒湿测试、恒流充放电测试等。

动态测试则是指在电池实际工作条件下进行测试，如电池在不同温度、不同负载下的性能测试。

这两种测试方法结合起来，可以全面评估锂电池的性能和可靠性。

此外，锂电池测试的步骤还包括样品准备、测试条件设定、测试数据采集、数据分析和报告编制等环节。

在样品准备阶段，需要选择代表性样品进行测试，并对样品进行标识和记录。

测试条件的设定需要根据相关标准和要求进行，确保测试结果的准确性和可比性。

测试数据的采集和分析是测试的核心环节，需要使用专业的测试设备和仪器，对电池的各项性能参数进行准确测量和分析。

最后，根据测试结果编制测试报告，对电池的性能和可靠性进行评估和总结。

总的来说，锂电池测试是确保电池产品质量和安全的重要手段，通过科学合理的测试方法和步骤，可以全面评估锂电池的性能和可靠性，为产品的研发和生产提供有力支持。

希望本文介绍的锂电池测试方法能够对相关领域的研究人员和工程师有所帮助，推动锂电池技术的进步和发展。

电化学测试技术在锂离子电池中的原...锂离子电池具有能量密度高、安全性好、无记忆效应、循环寿命长等优势，被广泛应用于便携式电子产品领域，而近年来新能源汽车市场已成为全球锂电产业高速发展的主要动力。

此外，电化学储能作为电网储能技术的重要组成部分，在削峰填谷、新能源并网和电力系统辅助服务中扮演愈发重要的角色。

在锂离子电池的充放电过程中，发生多个电化学反应过程，影响着电极材料的结构形貌和电池性能。

例如，电极材料的比容量和放电平台决定电池的能量密度，而材料或者电池的阻抗决定离子的扩散过程及电池的功率密度。

一般通过循环伏安、交流阻抗、充放电等电化学测试技术来研究锂离子电池等电化学储能器件中的电化学反应过程和电池的循环性能。

鉴于电化学测试技术的快速进步和数据分析方法的不断完善，本文对循环伏安、电化学阻抗和充放电等电化学测试技术展开详细的介绍，概述了这些电化学技术的测试原理和操作方法，并对一些典型的应用案例进行了深入分析，可帮助电池科研界与产业界更细致深入了解常用电池的测试过程，了解方法、原理及应用。

尤其可快速全面地帮助初学者进入这一领域。

以下测试方法同样适用其它体系的二次电池。

一、循环伏安技术测试原理在锂离子电池的电分析技术中，循环伏安法（CV）是电化学工作者普遍使用的一种方法。

该方法是将一个线性变化电压（等斜率电压）施加在一个电极上。

扫描区域可以控制在静置电位的±3 V范围内，大多数电极反应都发生在这个电位区域，一般不超过±5 V。

在循环伏安法中，起始扫描电位可表示为E = Ei − vt式中：Ei——起始电位；t——时间；v——电位变化率或扫描速率。

反向扫描循环定义为E = Ei + v′t其中v'常常与v值相同，将其与适当形式的Nernst方程相结合可以得到一个描述电极表面粒子流量的表达式，该表达式可以用连续小步进行积分求和的方法求其解。

如所施加的电压接近该电极过程的可逆电位时，有一小电流通过，接着迅速增大，但随着反应物的耗尽，电流在电位稍高于标准电位处变成某一有限数值。

1.稳态测试：恒电流法及恒电势法所谓的稳态，即电化学参量(电极电势，电流密度，电极界面状态等)变化甚微或基本不变的状态。

最常用的稳态测试方法，当然就是恒电流法及恒电势法，故名思意，就是给电化学体系一个恒定不变的电流或者电极电势的条件。

通常我们可以利用恒电位仪或者电化学工作站来实现这种条件。

通过在电化学工作站简单地设置电流或电势以及时间这几个参数，就可以有效地使用这两种方法啦。

该方法用的比较多的地方主要有：活性材料的电化学沉积以及金属稳态极化曲线的测定等。

2.暂态测试：控制电流阶跃及控制电势阶跃法所谓的暂态，当然是相对于稳态而言的。

在一个稳态向另一个稳态的转变过程中，任意一个电极还未达到稳态时，都处于暂态过程，如双电层充电过程，电化学反应过程以及扩散传质过程等。

最常见的方法要数控制电流阶跃法以及控制电势阶跃法这两种。

控制电流阶跃法，也叫计时电位法，即在某一时间点，电流发生突变，而在其他时间段，电流保持相应的恒定状态。

同理，控制电势阶跃法也就是计时电流法，即在某一时间点，电势发生突变，而在其他时间段，电势保持相应的恒定状态。

利用这种暂态的控制方法，一般可以探究一些电化学变化过程的性质，如能源存储设备充电过程的快慢，界面的吸附或扩散作用的判断等。

计时电流法还可以用以探究电致变色材料变色性能的优劣。

3.伏安法：线性伏安法，循环伏安法伏安法应该算是电化学测试中最为常用的方法，因为电流、电压均保持动态的过程，才是最常见的电化学反应过程。

一般而言，伏安法主要有线性伏安法以及循环伏安法，两者的区别在于，线性伏安法“有去无回”，而循环伏安法“从哪里出发就回哪去”。

线性伏安法即在一定的电压变化速率下，观察电流相应的响应状态。

同理，循环伏安法也是一样，只不过电压的变化是循环的，从起点到终点再回到起点。

线性伏安法使用的领域较广，主要包括太阳能电池光电性能的测试，燃料电池等氧还原曲线的测试以及电催化中催化曲线的测试等。

而循环伏安法，主要用以探究超级电容器的储能大小及电容行为、材料的氧化还原特性等等。

锂电池电量检测方法
锂电池电量检测方法有多种, 下面是几种常见的方法：
1. 伏安法：利用电流和电压之间的关系来推测电池的电量。

通过测量电池的开路电压和放电时的电压，可以计算出电池的电量水平。

2. 电流积分法：通过测量电池在放电和充电过程中的电流变化, 然后将电流与时间进行积分计算出电量。

3. 电化学法：通过测量电池中的化学反应来确定电池的电量。

通过测量电池中的电解质浓度、正负极材料的反应速率等指标，来推断电池的电量。

4. 智能芯片法：利用内置的智能芯片和电池管理系统来监测电池的电量。

通过记录电池的使用历史、充电周期等信息，并进行算法计算来得出电池的电量水平。

这些方法可以单独使用，也可以结合起来使用，通过多种检测手段来提高电量检测的准确性。

锂电池容量测量方法嘿，你问锂电池容量测量方法啊？那咱就来好好说说。

这锂电池容量测量啊，可不是个简单事儿。

首先呢，你得有一些工具。

比如说电压表、电流表、计时器啥的。

这些就像是你的小帮手，能帮你搞清楚锂电池的容量。

然后呢，你可以用恒流放电法来测量。

就是给锂电池加上一个恒定的电流，让它一直放电，直到电压降到一个特定的值。

这时候，你记录下放电的时间，再根据电流和时间就能算出锂电池的容量啦。

就像让锂电池跑一场马拉松，看看它能坚持多久。

还有一种方法是恒阻放电法。

给锂电池接一个固定的电阻，让它放电。

同样记录下放电的时间和电压变化，也能算出容量。

这就像给锂电池背上一个小包袱，看它能走多远。

另外呢，你也可以用充电法来估算容量。

先把锂电池充满电，然后记录下充电的电量。

再根据锂电池的标称电压，就能大概算出容量了。

不过这种方法不是很准确哦，只能做个参考。

在测量的时候，一定要注意安全哇。

锂电池可不能随便乱弄，要是不小心短路了或者爆炸了，那可就危险喽。

就像一个小炸弹一样，会把你吓一跳。

我给你说个我自己的事儿吧。

有一次，我想知道我的电动车锂电池的容量还有多少。

我就用恒流放电法来测量。

我找了一个合适的电流，然后看着电压表和计时器。

等锂电池放电到电压很低的时候，我赶紧记录下时间。

最后一算，发现容量比我想象的要小一些。

从那以后，我就知道该什么时候给锂电池充电了，不然半路没电可就麻烦了。

所以啊，测量锂电池容量有好几种方法，你可以根据自己的情况选择合适的方法。

但是一定要小心谨慎，注意安全。

只要你认真去做，就能搞清楚锂电池的容量，让它更好地为你服务。

干货分享锂电池电化学测量方法
锂离子电池电极过程动力学探究中常用的有循环伏安法(CV)、电化学阻抗谱(EIS)、恒电流间歇滴定技术(GITT)、恒电位间歇滴定技术(PITT)、电流脉冲弛豫(CPR)、电位阶跃计时电流(PSCA)和电位弛豫技术(PRT)等。

锂电池的电极反应主要包括哪些
电池中电极过程一般包括溶液相中离子的传输，电极中离子的传输，电极中电子的传导，电荷转移，双电层或空问电荷层充放电，溶剂、电解质中阴阳离子，气相反应物或产物的吸附脱附，新相成核长大，与电化学反应耦合的化学反应，体积变化，吸放热等过程。

这些过程有些同时进行，有些先后发生。

电极过程的驱动力包括电化学势、化学势、浓度梯度、电场梯度、温度梯度。

分清两电极和三电极
电化学测量一般采用两电极电池或三电极电池，较少使用四电极电池。

两电极
两电极由研究电极（W），亦称之为工作电极和辅助电极（C），亦称之为对电极组成。

锂电池的研究中多数为两电极电池，两电极电池测量的电压是正极电势与负极电势之差，无法单独获得其中正极或负极的电势及其电极过程动力学信息。

三电极
三电极电池包括，W和C分别是工作电极和对电极，R是参比电极。

W和C之间通过极化电流，实现电极的极化。

W和R之间通过极小的电流，用于测量工作电极的电势。

通过三电极电池，可以专门研究工作电极的电极过程动力学。

参比电极的特征
1、参比电极应为可逆电极：
2、不易被极化，以保证电极电势比较标准和恒定：
3、具有较好的恢复特性，不发生严重的滞后现象；
4、具有较好的稳定性和重现性；。

研究锂离子电池机理的方法实验方法：
1. 循环伏安法，通过在电极上施加周期性的电压脉冲，然后测量电流响应来研究电极材料的电化学行为。

2. 电化学阻抗谱，通过施加交流电压来研究电极材料的电化学特性，从而获得关于电荷转移和离子传输的信息。

3. 原位/原子尺度的电子显微镜，通过使用原位电子显微镜技术，可以直接观察锂离子在电极材料中的扩散和嵌入过程。

4. 同步辐射X射线衍射，可以用于研究锂离子电池中正负极材料的结构变化，以及锂离子的扩散行为。

理论方法：
1. 密度泛函理论（DFT），通过计算电子结构和能量来研究锂离子在电极材料中的嵌入和迁移过程。

2. 分子动力学模拟，通过数值模拟方法来研究锂离子在电极材料中的扩散行为，以及材料的力学性能。

3. 电化学动力学模拟，通过建立电化学反应的动力学模型，来研究锂离子电池的循环寿命和充放电性能。

总的来说，研究锂离子电池机理的方法涉及实验和理论两个方面，需要综合运用多种技术手段和方法，以全面理解锂离子电池的工作原理和性能特征。

电化学测量技术与方法
电化学测量技术是一种用于测量化学反应中电子转移数量的技术手段。

它通常使用一个电极和一个参考电极，通过测量电极之间的电势差来计算出电子转移数量。

电化学测量技术可以分为两大类：一类是定量电化学测量技术，可以精确测量电子转移数量，例如极化曲线测量技术、响应曲线测量技术、恒电位测量技术等;另一类是定性电化学测量技术，可以检测电子转移数量的变化，例如恒电流测量技术、恒电位测量技术、电解水技术等。

在实际应用中，电化学测量技术可以用于测量化学反应中的电子转移数量、反应速率、反应平衡常数等参数，帮助人们更好地理解化学反应的机理和规律。

同时，电化学测量技术也可以用于制备电极材料、研究电极表面形貌、电子传输机制等方面的研究。

总结起来，电化学测量技术是一种高效、精确、可靠的技术手段，在化学、材料、环境等领域都有着广泛的应用。

锂电池自放电原因及测量方式《锂电池自放电原因及测量方式》随着科技的不断进步，锂电池作为一种高能量密度和长寿命的电池，已经广泛应用于手机、笔记本电脑、电动车等设备中。

然而，锂电池在长时间不使用时会出现自放电现象，导致电池电量的减少。

本文将探讨锂电池自放电的原因，并介绍一些常用的测量方式。

锂电池自放电的原因主要有以下几点：1. 温度：高温环境会加快锂电池内部反应的速度，导致自放电加剧。

特别是在较高的温度下，锂电池的自放电会显著增加。

2. 电化学反应：锂电池的自放电是由于电化学反应中的一些副反应，如阳极和阴极之间的杂质、溶液中的金属离子和氧气与电极的反应等。

3. 电解质渗透：锂电池中的电解质会逐渐渗透到隔膜和软包装中，引起自放电。

此外，锂电池的阴极材料也会与电解质发生反应，导致自放电。

测量锂电池自放电的方式有多种方法，下面介绍一些常见的测量方式：1. 静置法：将锂电池放置在一段时间后，使用电压表或电流表测量电池电压或电流变化。

通过比较不同时间点的电压或电流大小，可以评估锂电池的自放电程度。

2. 循环法：通过将锂电池在充放电循环之间进行静置，观察电池电压或电流的变化。

循环法可以更直观地观察锂电池的自放电情况。

3. 电化学阻抗谱测量：通过测量锂电池内部的电化学阻抗谱，可以分析锂电池的自放电情况。

电化学阻抗谱是指在不同频率下测量的电压和电流之间的相位差和幅度，通过分析阻抗谱可以了解锂电池的电化学特性。

通过测量锂电池的自放电情况，可以准确评估电池的性能和寿命。

因此，科学地了解锂电池自放电的原因和测量方式对电池的使用和维护至关重要，可以有效延长电池的使用寿命，提高电池的可靠性和效率。

总之，锂电池自放电是由多种因素引起的，包括温度、电化学反应和电解质渗透等。

通过静置法、循环法和电化学阻抗谱测量等方式可以评估锂电池的自放电程度。

通过科学地了解锂电池自放电的原因和测量方式，我们可以更好地管理和维护锂电池，提高其使用寿命和性能。

锂电池原位电化学阻抗谱测试引言随着电动汽车、移动设备等领域的快速发展，锂电池在储能领域的应用日益广泛。

为了深入了解锂电池的性能、优化其设计和提升电池的安全性，原位电化学阻抗谱测试成为一种重要的研究方法。

本篇文章将详细介绍锂电池原位电化学阻抗谱测试，主要探讨以下方面：电池性能测试、阻抗谱分析、电极过程动力学、电解液特性、电池反应动力学、温度和压力影响、老化与失效机制以及安全性评估。

1. 电池性能测试电池性能测试是评估锂电池性能的重要手段，包括容量、电压、电流等参数的测量。

通过测试不同参数的电池，可以分析电池的性能和影响因素。

此外，循环寿命、倍率性能和自放电率等也是评估锂电池性能的重要指标。

2. 阻抗谱分析阻抗谱分析是一种研究电化学系统的方法，通过测量系统的阻抗特性随频率的变化，可以深入了解电池的内部机制。

在锂电池原位电化学阻抗谱测试中，测量不同频率区域的阻抗谱，可以获得电极材料、电解液和电池内部其他组件的电化学性质和动力学参数。

3. 电极过程动力学电极过程动力学是研究电池极化现象的重要理论。

通过阻抗谱测量和分析，可以确定电极过程的动力学参数，如活化能、反应物浓度等，进而了解电池内部反应机理。

此外，电极过程动力学还可以为优化电极材料和设计提供理论指导。

4. 电解液特性电解液是锂电池的重要组成部分，其特性对电池性能具有重要影响。

通过阻抗谱分析电解液的物理和化学性质，如离子导电性、电化学稳定性等，可以探究电解液对电池性能的影响。

此外，电解液的选择和优化对提高电池的安全性和稳定性也具有重要意义。

5. 电池反应动力学电池反应动力学是研究电池反应速度和反应路径的重要理论。

通过阻抗谱分析不同反应机理，探究电池反应的具体过程，可以为优化电池设计和提升电池性能提供理论支持。

此外，电池反应动力学还可以为新型电池的开发提供指导。

6. 温度和压力影响温度和压力对锂电池的性能和阻抗谱具有重要影响。

通过实验参数的变化，可以了解温度和压力对电池性能的影响机制。

电化学测试一般步骤：1.玻璃仪器、对电极清洗三口电解池，棕色容量瓶（高氯酸），容量瓶（硫酸），烧杯，移液管先用自来水冲洗干净后，加入洗洁精放在超声池中超声半小时,再用自来水冲洗3-4次，然后用超纯水冲洗3—4次，沥干，放入铬酸清洁液24h以上，取出后用超纯水清洗3—4次，再存放在1M的硝酸溶液中，用前取出用超纯水冲洗3次，晾干.Pt对电极清洁，在1M硝酸溶液中扫2次CV（0—1。

8或1.5V，50圈，200mV/S），扫完一次之后再更换溶液接着再扫，直到氢的吸脱附区形状(0-1.2V,10圈,,200mV/S)(3个特征峰全出）,用完之后再放置在1M硝酸溶液中保存。

碳棒电极,先清洗，然后在1M硝酸溶液中扫CV（0-1。

8或1。

5V，50圈)，用完之后再放置在11M硝酸溶液中保存.2.HClO4(0。

1mol/L)溶液配置现配现用.取1L的棕色容量瓶,用超纯水清洗多遍（至少3遍），用干净并且干燥的移液管移取8ml 99。

99%优级纯高氯酸（进口的高氯酸，3个月用完，分解出氯离子）至容量瓶中，定容。

买一个pH计。

跟大化所一款的移液枪。

3.参比校正所有的电解池、参比电极、对电极在测试前用0。

1mol/L HClO4润洗3次。

在含有0.1MHClO4电解液的五口烧瓶中通氢气1h至饱和,以Pt丝为对电极和工作电极,待校正参比电极为参比电极，（1）直接读三电极体系的开路电压，开路电压就是参比电极的电位；（2)扫CV，先测开路电压，然后在开路电压正负10mV区间来扫CV，扫描速度1mV/s，电压稳定时电流为0处所对应的电压值为参比电极校正电位。

参比电极应每天测试前校正防止电位漂移。

4.工作电极准备抛光粉和麂皮电极打磨处理，最细的Al2O3，走8字30次，水洗、硝酸洗、碱洗、醇洗，盖帽子，照出人影。

墨水滴制备：称量2mg催化剂样品放入试管中,再用移液枪加入800微升乙醇和5微升5％Nafion溶液，超声混合30min—60min，到样品均匀分散到溶液中为止。

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电化学检测方法电化学检测方法是近年来应用越来越广泛的一项检测技术，它可以检测出涉及多种物质的微量浓度水平，并在检测过程中精确可靠。

近几年，电化学检测方法被应用于生物，物理，化学，电子等多个领域，发挥了重要作用。

电化学检测方法是一种利用电化学原理进行检测的技术。

其基本原理是通过测量物质与电解质之间的电势差来测定物质的浓度。

具体来说，一般采用电极体系，如金属电极、氧化还原电极、离子选择电极等，通过测量测试物质与电解质间的电势差，来计算所需的正负离子的浓度。

电化学检测方法的优势主要在于精确性高，准确性高，操作灵活，数据可靠可重复，而且该方法广泛应用于多种情况，并可实现对多种物质同时测量。

例如，可以通过电化学检测方法，对铁，钙，镁等所有常见金属元素进行测量，还可以用电化学检测方法测量某种离子的浓度，如氯离子、硫酸根离子等，还可以用电化学检测方法测量某种气体的浓度，如二氧化碳、氧气等，甚至可以测量某些物质的极轻微的微量水平。

电化学检测技术的应用范围很广，可以应用于环境污染检测，如水质污染检测，还可以应用于食品安全检测，如转基因食品检测，甚至可以应用于医药检测，如药物滴定检测。

电化学检测技术广泛应用，也带来了很多好处，可以保证检测数据的准确性，也可以有效的提高检测速度，减少检测成本。

电化学检测方法在实际运用中也需要注意一些技术性要求，比如要使用优质耐用的电极，以确保检测精度；另外，仪器的调整和维护也需要定期进行，以保证仪器的正常运行；同时，实验技术也需要提高，以便有效地发挥检测技术的最大功效。

总之，电化学检测是一种重要的检测技术，它可以检测多种物质的微量浓度，并且有着精确的测量结果，在环境污染检测，食品安全检测，医药检测等方面都发挥了重要作用，但是需要注意电极的使用，仪器的调校和维护，以及实验技术的提高，以发挥检测技术的最大效果。

锂离子电池基础科学问题(ⅩⅢ)——电化学测量方法凌仕刚;吴娇杨;张舒;高健;王少飞;李泓【摘要】电化学测量方法在锂离子电池研究中有着广泛的应用,常用于电极过程动力学基本信息的测量.本文首先简述了电化学测量的基本原理、电化学极化、测量方法特点等,并讨论了常见的测量方法在锂电池基础研究中的应用,包括循环伏安,电化学阻抗谱、恒电流间歇滴定、电位弛豫技术.【期刊名称】《储能科学与技术》【年(卷),期】2015(004)001【总页数】21页(P83-103)【关键词】电化学;电极过程;稳态;暂态;测量方法;锂电池【作者】凌仕刚;吴娇杨;张舒;高健;王少飞;李泓【作者单位】中国科学院物理研究所,北京100190;中国科学院物理研究所,北京100190;中国科学院物理研究所,北京100190;中国科学院物理研究所,北京100190;中国科学院物理研究所,北京100190;中国科学院物理研究所,北京100190【正文语种】中文【中图分类】O646.21锂离子电池电极过程一般经历复杂的多步骤电化学反应，并伴随化学反应，电极是非均相多孔粉末电极。

为了获得可重现的、能反映材料与电池热力学及动力学特征的信息，需要对锂离子电池电极过程本身有清楚的认识。

电池中电极过程一般包括溶液相中离子的传输，电极中离子的传输，电极中电子的传导，电荷转移，双电层或空间电荷层充放电，溶剂、电解质中阴阳离子，气相反应物或产物的吸附脱附，新相成核长大，与电化学反应耦合的化学反应，体积变化，吸放热等过程。

这些过程有些同时进行，有些先后发生。

电极过程的驱动力包括电化学势、化学势、浓度梯度、电场梯度、温度梯度。

影响电极过程热力学的因素包括理想电极材料的电化学势，受电极材料形貌、结晶度、结晶取向、表面官能团影响的缺陷能，温度等因素。

影响电极过程动力学的因素包括电化学与化学反应活化能，极化电流与电势，电极与电解质相电位匹配性，电极材料离子、电子输运特性，参与电化学反应的活性位密度、真实面积，离子扩散距离，电极与电解质浸润程度与接触面积，界面结构与界面副反应，温度等。

锂离子电池的电化学阻抗谱分析1. 锂离子电池的特点锂离子电池充电时，正极中的锂离子从基体脱出，嵌入负极；而放电时，锂离子会从负极中脱出，嵌入正极。

因此锂离子电池正负极材料的充放电容量、循环稳定性能和充放电倍率等重要特性均与锂离子在嵌合物电极材料中的脱出和嵌入过程密切相关。

这些过程可以很好地从电化学阻抗谱（EIS ）的测量与解析中体现出来。

2. 电化学阻抗谱的解析2.1. 高频谱解析嵌合物电极的EIS 谱的高频区域是与锂离子通过活性材料颗粒表面SEI 膜的扩散迁移相关的半圆（高频区域半圆），可用一个并联电路R SEI /C SEI 表示。

R SEI 和C SEI 是表征锂离子活性材料颗粒表面SEI 膜扩散迁移过程的基本参数，如何理解R SEI 和C SEI 与SEI 膜的厚度、时间、温度的关系，是应用EIS 研究锂离子通过活性材料颗粒表面SEI 膜扩散过程的基础。

2.1.1. 高频谱解析R SEI 和C SEI 与SEI 膜厚度的关系SEI 膜的电阻R SEI 和电容C SEI 与SEI 膜的电导率、介电常数ε的关系可用简单的金属导线的电阻公式和平行板电容器的电容公式表达出来S l R SEI ρ= (1) l S C SEI ε= (2)以上两式中S 为电极的表面积，l 为SEI 膜的厚度。

倘若锂离子在嵌合物电极的嵌入和脱出过程中ρ、ε和S 变化较小，那么R SEI 的增大和C SEI 的减小就意味着SEI 厚度的增加。

由此根据R SEI 和C SEI 的变化，可以预测SEI 膜的形成和增长情2.1.2. SEI 膜的生长规律（R SEI 与时间的关系）嵌合物电极的SEI 膜的生长规律源于对金属锂表面SEI 膜的生长规律的分析而获得。

对金属锂电极而言，SEI 膜的生长过程可分为两种极端情况：（A ）锂电极表面的SEI 膜不是完全均匀的，即锂电极表面存在着锂离子溶解的阳极区域和电子穿过SEI 膜导致的溶剂还原的阴极区域；（B ）锂电极表面的SEI 膜是完全均匀的，其表面不存在阴极区域，电子通过SEI 膜扩散至电解液一侧为速控步骤。