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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 化学化工区 » 电化学 » 化学电源 » 交流阻抗低频扩散控制斜率意义
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lianglei

至尊木虫 (正式写手)

[交流] 交流阻抗低频扩散控制斜率意义

做锂离子电池在不同放电态下的交流阻抗。swagelok cell，分别从4V 放到 3V 中做若干EIS，没放电1h，relax 30min达到平衡电压。阻抗100KHz 到5mHz，扰动5mV。

高频所有曲线重合，说明 电荷转移过程阻抗一样，但低频扩散控制过程斜率完全不同。

请问，这个斜率说明了什么？怎样通过这个扩散阻抗求扩散系数。

等效电路 -Rs+Rct//Q1+Q2-




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1楼 2012-06-25 20:44:53
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iorijim

金虫 (初入文坛)
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lianglei: 回帖置顶 2012-06-26 22:45:27
lianglei: 金币+3, 很有用 2012-06-26 22:45:42
seagrove: 金币+3, 感谢应助 2012-06-26 22:58:31
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2楼2012-06-26 21:34:13
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lianglei

至尊木虫 (正式写手)
引用回帖:
2楼: Originally posted by iorijim at 2012-06-26 14:34:13
斜率为1时，代表了韦伯斯特阻抗。
至于具体的求解D的过程，稍稍有点复杂。
求D过程：由Z’’与1/(√w)的关系式：
Z’’= σ/(√w)+2σ*σCd，当w趋向于无穷时，Z’’与1/(√w)一定是通过原点的直线，即此直线的截 ...

C需不需要根据不同state of charge下Li数目不同而改变？
我根据这个公式求了，但值比我用CV，GITT（10^-14）求得小很多(10^-17)，不知道怎么回事。

我的材料是晶胞体积182A^3，一个晶胞2个锂，所以C应该是0.0182mol/cm3吧？帮我检查一下？w=f/2Pi，没错吧。
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3楼2012-06-26 22:43:27
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lianglei

至尊木虫 (正式写手)
引用回帖:
2楼: Originally posted by iorijim at 2012-06-26 14:34:13
斜率为1时，代表了韦伯斯特阻抗。
至于具体的求解D的过程，稍稍有点复杂。
求D过程：由Z’’与1/(√w)的关系式：
Z’’= σ/(√w)+2σ*σCd，当w趋向于无穷时，Z’’与1/(√w)一定是通过原点的直线，即此直线的截 ...

C需不需要根据不同state of charge下Li数目不同而改变？
我根据这个公式求了，但值比我用CV，GITT（10^-14）求得小很多(10^-17)，不知道怎么回事。

我的材料是晶胞体积182A^3，一个晶胞2个锂，所以C应该是0.0182mol/cm3吧？帮我检查一下？w=f/2Pi，没错吧。
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4楼2012-06-26 22:44:02
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lianglei

至尊木虫 (正式写手)
引用回帖:
2楼: Originally posted by iorijim at 2012-06-26 14:34:13
斜率为1时，代表了韦伯斯特阻抗。
至于具体的求解D的过程，稍稍有点复杂。
求D过程：由Z’’与1/(√w)的关系式：
Z’’= σ/(√w)+2σ*σCd，当w趋向于无穷时，Z’’与1/(√w)一定是通过原点的直线，即此直线的截 ...

C需不需要根据不同state of charge下Li数目不同而改变？
我根据这个公式求了，但值比我用CV，GITT（10^-14）求得小很多(10^-17)，不知道怎么回事。

我的材料是晶胞体积182A^3，一个晶胞2个锂，所以C应该是0.0182mol/cm3吧？帮我检查一下？w=f/2Pi，没错吧。
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5楼2012-06-26 22:44:49
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lianglei

至尊木虫 (正式写手)
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2楼: Originally posted by iorijim at 2012-06-26 14:34:13
斜率为1时，代表了韦伯斯特阻抗。
至于具体的求解D的过程，稍稍有点复杂。
求D过程：由Z’’与1/(√w)的关系式：
Z’’= σ/(√w)+2σ*σCd，当w趋向于无穷时，Z’’与1/(√w)一定是通过原点的直线，即此直线的截 ...

C需不需要根据不同state of charge下Li数目不同而改变？
我根据这个公式求了，但值比我用CV，GITT（10^-14）求得小很多(10^-17)，不知道怎么回事。

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6楼2012-06-26 22:44:57
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lianglei

至尊木虫 (正式写手)
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2楼: Originally posted by iorijim at 2012-06-26 14:34:13
斜率为1时，代表了韦伯斯特阻抗。
至于具体的求解D的过程，稍稍有点复杂。
求D过程：由Z’’与1/(√w)的关系式：
Z’’= σ/(√w)+2σ*σCd，当w趋向于无穷时，Z’’与1/(√w)一定是通过原点的直线，即此直线的截 ...

C需不需要根据不同state of charge下Li数目不同而改变？
我根据这个公式求了，但值比我用CV，GITT（10^-14）求得小很多(10^-17)，不知道怎么回事。

我的材料是晶胞体积182A^3，一个晶胞2个锂，所以C应该是0.0182mol/cm3吧？帮我检查一下？w=f/2Pi，没错吧。
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7楼2012-06-26 22:45:11
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shlsong

铜虫 (小有名气)
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seagrove: 金币+1, 鼓励多多应助交流 2012-06-27 17:17:30
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2楼: Originally posted by iorijim at 2012-06-26 21:34:13
斜率为1时，代表了韦伯斯特阻抗。
至于具体的求解D的过程，稍稍有点复杂。
求D过程：由Z’’与1/(√w)的关系式：
Z’’= σ/(√w)+2σ*σCd，当w趋向于无穷时，Z’’与1/(√w)一定是通过原点的直线，即此直线的截 ...

这个时候求得的扩散系数D只能为表观扩散系数，实际不能代表材料的扩散系数。前几天参加CIBF还和某教授讨论了一下这个问题
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8楼2012-06-27 10:33:25
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iorijim

金虫 (初入文坛)
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小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
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3楼: Originally posted by lianglei at 2012-06-26 22:43:27
C需不需要根据不同state of charge下Li数目不同而改变？
我根据这个公式求了，但值比我用CV，GITT（10^-14）求得小很多(10^-17)，不知道怎么回事。

我的材料是晶胞体积182A^3，一个晶胞2个锂，所以C应该是0.01 ...

C 需要根据Li数目不同而变的，你计算的数值上没有问题，就是数量级的问题，请统一下单位，没有单位无法估计数量级啊
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9楼2012-06-27 10:54:00
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echovia3368

木虫 (正式写手)
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seagrove: 金币+1, 鼓励多多应助交流 2012-06-27 17:17:54
做过几种材料的扩散系数，当时EIS测的准确度不高，可能是平行电芯不一致或者方法的缺陷，用恒流放电或者充电的方法还可以，结果比较平行
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10楼2012-06-27 11:01:10
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lianglei

至尊木虫 (正式写手)
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8楼: Originally posted by shlsong at 2012-06-27 03:33:25
这个时候求得的扩散系数D只能为表观扩散系数，实际不能代表材料的扩散系数。前几天参加CIBF还和某教授讨论了一下这个问题...

能否解释一下表观和实际的区别呢？CV求得的也是表观吧？是否代表热力学观点上的扩散系数？
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11楼2012-06-27 15:51:23
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lianglei

至尊木虫 (正式写手)
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9楼: Originally posted by iorijim at 2012-06-27 03:54:00
C 需要根据Li数目不同而变的，你计算的数值上没有问题，就是数量级的问题，请统一下单位，没有单位无法估计数量级啊...

单位我都是用cm的，检查过也没有错，EIS法有没有一说——理论上会得到偏小的值？
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12楼2012-06-27 15:52:20
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lianglei

至尊木虫 (正式写手)
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10楼: Originally posted by echovia3368 at 2012-06-27 04:01:10
做过几种材料的扩散系数，当时EIS测的准确度不高，可能是平行电芯不一致或者方法的缺陷，用恒流放电或者充电的方法还可以，结果比较平行

我不是很明白：扩散过程应该只和工作电极一侧有关吧？我用的半电池？不知道可能产生什么误差
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13楼2012-06-27 15:53:42
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shlsong

铜虫 (小有名气)
★ ★ ★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
lianglei: 金币+2, 谢谢指教 2012-06-27 17:41:02
引用回帖:
11楼: Originally posted by lianglei at 2012-06-27 15:51:23
能否解释一下表观和实际的区别呢？CV求得的也是表观吧？是否代表热力学观点上的扩散系数？...

因为我们用的电极一般属于多孔电极的范畴，不属于薄层平板电极，而对于多孔电极，利用GITT、PITT、EIS、CV等方法求得的扩散系数，应该叫做表观扩散系数。
想准确测得材料的扩散系数，最好的办法是制作毛细管电极，做到单颗粒的电化学测试，或者尽量把电极涂层涂薄一些，这样比较接近实际的扩散系数。
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14楼2012-06-27 16:14:18
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蜗牛梦

木虫 (著名写手)
★ ★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
seagrove: 金币+1, 鼓励多多应助交流 2012-06-27 17:18:18
GITT、PITT 这两个比较准确！……EIS的确会偏小，有文献是这么说的！……
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15楼2012-06-27 17:13:38
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lianglei

至尊木虫 (正式写手)
引用回帖:
15楼: Originally posted by 蜗牛梦 at 2012-06-27 10:13:38
GITT、PITT 这两个比较准确！……EIS的确会偏小，有文献是这么说的！……

能提供一下文献吗？我就是需要这个解释，怎么个偏小
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16楼2012-06-27 17:40:31
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lianglei

至尊木虫 (正式写手)
引用回帖:
14楼: Originally posted by shlsong at 2012-06-27 09:14:18
因为我们用的电极一般属于多孔电极的范畴，不属于薄层平板电极，而对于多孔电极，利用GITT、PITT、EIS、CV等方法求得的扩散系数，应该叫做表观扩散系数。
想准确测得材料的扩散系数，最好的办法是制作毛细管电极， ...

但是我用的是swagelok粉末电极，不是涂布的极片电极。我觉得如果假设颗粒粒径均一，锂离子在个个颗粒的扩散一致，可以近似为但颗粒测试吧？因为这种测试，电解液与活性物质接触应该是非常良好的，不像涂布的极片有孔隙率限制。
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17楼2012-06-27 17:43:22
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echovia3368

木虫 (正式写手)
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小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
lianglei: 金币+2, 谢谢帮助！ 2012-06-28 15:47:03
引用回帖:
13楼: Originally posted by lianglei at 2012-06-27 15:53:42
我不是很明白：扩散过程应该只和工作电极一侧有关吧？我用的半电池？不知道可能产生什么误差...

严格来说，材料的晶体结构等确定后其扩散系数就确定了，扩散系数随着嵌锂数的改变而改变；一旦制成电极，电池的表观扩散系数就和工作电极、对电极、电解液等都有关系，关键看哪个是速控步骤，对扩散系数产生什么样的影响。
所以你这个结果看不出是误差，因为只有一个电池，多做几个，把各个电压下的结果比较。
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18楼2012-06-28 08:44:49
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shlsong

铜虫 (小有名气)
★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
引用回帖:
18楼: Originally posted by echovia3368 at 2012-06-28 08:44:49
严格来说，材料的晶体结构等确定后其扩散系数就确定了，扩散系数随着嵌锂数的改变而改变；一旦制成电极，电池的表观扩散系数就和工作电极、对电极、电解液等都有关系，关键看哪个是速控步骤，对扩散系数产生什么样 ...

同意这个观点，得多做几个电池，看重现性怎么样
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19楼2012-06-28 09:11:36
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奔强电路

新虫 (初入文坛)
围观中..
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20楼2012-09-26 23:45:22
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dcqxinyang

铁杆木虫 (著名写手)
★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
只能求出表观扩散系数。你只需要将实部或者虚部电阻与作图，所得到直线的斜率即为表观离子扩散系数。

[ Last edited by dcqxinyang on 2012-9-27 at 08:39 ]
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21楼2012-09-27 08:36:57
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别动我有枪

木虫 (小有名气)
★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
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22楼2013-02-20 10:13:06
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