電化學(xué)阻抗譜(electrochemical impudence spectroscopy，EIS)是一種重要的電化學(xué)測試方法，在電化學(xué)領(lǐng)域尤其是鋰離子電池領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用，如電導(dǎo)率、表觀化學(xué)擴(kuò)散系數(shù)、SEI的生長演變、電荷轉(zhuǎn)移及物質(zhì)傳遞過程的動態(tài)測量。

　　1.EIS實驗原理

　　電化學(xué)阻抗譜是在電化學(xué)電池處于平衡狀態(tài)下(開路狀態(tài))或者在某一穩(wěn)定的直流極化條件下，按照正弦規(guī)律施加小幅交流激勵信號，研究電化學(xué)的交流阻抗隨頻率的變化關(guān)系，稱之為頻率域阻抗分析方法。也可以固定頻率，測量電化學(xué)電池的交流阻抗隨時間的變化，稱之為時間域阻抗分析方法。

　　鋰離子電池的基礎(chǔ)研究中更多的用頻率域阻抗分析方法。EIS由于記錄了電化學(xué)電池不同響應(yīng)頻率的阻抗，而一般測量覆蓋了寬的頻率范圍(mHz-MHz)，因此可以分析反應(yīng)時間常數(shù)存在差異的不同的電極過程。

　　電化學(xué)阻抗譜數(shù)據(jù)可以有多種展示方法，最常用的為復(fù)數(shù)阻抗圖和阻抗波特圖。復(fù)數(shù)阻抗圖是以阻抗的實部為橫軸，負(fù)的虛部為縱軸繪制的曲線，亦稱之為Nyquist圖或Cole-cole圖。阻抗波特圖則由兩條曲線組成，其中的一條曲線描述阻抗模量|Z|隨頻率的變化關(guān)系，稱之為Bode模量圖;另一條曲線描述阻抗的相位角隨頻率的變換關(guān)系，稱之為Bode相位圖。一般測量時同時給出模量圖和相位圖，統(tǒng)稱為阻抗Bode圖。除此之外，還包括介電系數(shù)譜(e'，-e")，介電模量譜(M'，-M")。

　　2. EIS實驗測試方法

　　電化學(xué)阻抗譜測試結(jié)果的可靠性需要滿足一定的前提條件，由于不同的電化學(xué)阻抗譜儀，其頻率測試范圍，電流、電壓承受范圍及控制精度，測試精度各不相同，此外，EIS測試體系的構(gòu)型也非常豐富;一方面，鋰離子電池中包含的可用于研究測試的體系非常龐大，如半電池、全電池、扣式電池、大容量電池(相較于扣式電池)、電極材料、電解質(zhì)材料、單顆粒、薄膜、塊材、原位及非原位等體系;另一方面，在引入如溫度、濕度及電池的荷電態(tài)SOC等環(huán)境變量信息，可用于電化學(xué)阻抗譜測試的鋰離子電池體系將非常龐大。因此，針對不同的測試體系及環(huán)境因素，需要有針對性的選取EIS測試儀器，構(gòu)建合適的電極構(gòu)型，設(shè)置合理的測試參數(shù)。

　　常見的用于EIS測試的電化學(xué)工作站的特點及功能:

　　值得注意的是，盡管電化學(xué)阻抗譜的作用很大，但用好電化學(xué)阻抗譜，并合理的解析阻抗譜數(shù)據(jù)并非一件簡單的事情。合理的使用EIS可以幫助研究人員更好的理解電池，提升電池研發(fā)的水平。