電気化学的インピーダンス分光分析-リチウムイオン電池の研究

リチウムイオン電池、すなわち、リチウムイオンを正極および負極として可逆的に挿入および脱挿入することができる化合物を使用する二次電池：

充電すると、正極のリチウムイオンが正極活物質から抽出され、負極活物質に埋め込まれます。

放電時に、リチウムイオンが負極活物質から抽出され、正極活物質に埋め込まれます。したがって、リチウムイオン電池の充放電容量、サイクル安定性、充放電率、高温および低温充放電性能はすべて、電極活物質へのリチウムイオンの溶出と埋め込み、電極活物質への拡散に関係しています。電解質、およびリチウムイオンの通過。アノード活物質粒子の表面にある固体電解質界面（SEI）膜のプロセスは密接に関連しています。

上記のプロセスに関連する速度論的パラメーターを研究することは、対応するリチウムイオン電池の包括的な電気化学的性能を理解するために非常に重要です。

重要な方法として、電気化学的インターフェースプロセスを研究します。電気化学インピーダンス分光法（EIS）は、炭素材料と遷移金属の酸化におけるリチウムイオンの挿入と抽出を研究するために広く使用されています。

いわゆるEISは、特定の振幅と異なる周波数の正弦波AC信号を電気化学システムに適用することにより、周波数領域で対応する電気信号のフィードバックを取得するためのACテスト方法です。典型的なLi +バッテリーのEISスペクトルは、充電および放電中の特定の物理的および化学的プロセスと組み合わせて分析されます。

リチウムイオン電池の充電中、リチウムイオンの溶出とキメラ電極への埋め込みのプロセスには、図2に示すように次の5つのステップが含まれます（Barsoukov et al。が変更プロセスを提案しました）。

ステップ1：活物質の表面への電子輸送と活物質粒子間の輸送、および電解質中のリチウムイオンの輸送。

ステップ2：活物質粒子の表面のSEIフィルムを介したリチウムイオンの拡散。

ステップ3：導電性接合部での電子とリチウムイオンの電荷移動プロセス（または反応結合プロセス）。

ステップ4：活物質粒子内の固体粒子におけるリチウムイオンの拡散プロセス。

ステップ5：リチウムイオンが活物質に蓄積し、消費して、活物質粒子の結晶構造の変化または新しい相の形成を引き起こします（テスト周波数の制限により、一般的なEISマップのこの部分はテストされません） 。

電気化学ワークステーションを使用して、10 kHz〜50μHzでACインピーダンススキャンを実行し、図3に示すEISマップを取得しました。表1に示すように、マップを具体的に分解して分析しました。

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