基于交流阻抗谱的铅酸蓄电池健康状态检测

阀控式铅酸电池(valve-regulated lead-acid batteries,VRLA)作为后备直流电源广泛用于变电站,其性能直接影响变电站核心装备的安全运行。健康状态(state of health,SOH)是评价电池性能劣化的重要指标,但专门针对VRLA用核容评估其SOH则周期长、成本高。为快速便捷地获取铅酸电池的SOH,本工作提出了一种基于电化学阻抗谱(electrochemical impedance spectroscopy,EIS)的变电站用铅酸电池SOH快速检测装置。该装置通过对电池注入0.1~200 Hz正弦激励电流,运用可调二级放大电路得到不同频率下的响应电压,通过快速傅里叶(fast fournier transform,FFT)计算得到电池EIS,阻抗测量范围更宽,测量时间更快。以不同健康状态的电池交流阻抗谱作为基准,对比分析EIS信号与标准电池交流阻抗谱,运用分段阻抗相关评估法确定目标电池的健康状态,将EIS测量与SOH估算集成于一体。实验表明,所提装置对不同电池的SOH检测结果平均误差为0.69%,最大误差为2.041%,且测试时间小于2 min。

聚合物改性水泥砂浆界面过渡区的交流阻抗谱研究

水泥砂浆可视为由水泥浆体、细集料和水泥浆体 -集料界面过渡区 (interfacialtransitionzone ,简称ITZ)所组成 ,聚合物改性水泥砂浆中 ,较小的聚合物颗粒有利于集料表面的紧密堆积 .用交流阻抗方法研究了不同砂子粒径和不同砂子体积分数的聚合物改性砂浆在不同龄期的表现 .结果表明 :交流阻抗方法是研究聚合物改性砂浆界面过渡区发展变化的一种新手段 .聚合物改性砂浆的阻抗谱随龄期延长出现二次明显变化 ,这种特征分别与聚合物在砂浆界面过渡区的聚集、凝结、形成紧密堆积的颗粒结构以及聚合物颗粒相互扩散渗透 ,形成具有一定力学强度的膜的过程有关 .同时 ,聚合物在界面过渡区的成膜情况与砂子粒径及其体积分数有关 。

交流阻抗谱法及其在地球深部物质科学中的应用

交流阻抗谱对于表征地球深部物质的电学性质以及电极界面性质是一种比较新的而且是强有力的工具。它可以用来调查各种固体、流体内部以及界面的束缚和移动电荷的动力学。文中介绍了交流阻抗谱的基本原理以及常用的数据处理方法。对交流阻抗谱在不同的物质体系———矿物单晶、矿物多晶(岩石)、电解质溶液、岩石破裂、熔体中的表现形式进行了研究,并且给出相应导电机制的等效电路模型。研究结果发现,对于矿物单晶和矿物多晶在最高频率段的导电机制由颗粒内部引起;最低频率段的导电机制由电极界面所引起;而矿物多晶中间频率段的导电机制由颗粒边界所引起。对于电解质溶液,最高频率段的导电机制由电解质溶液所引起,而低频率段的导电机制由溶液电极界面所引起。交流阻抗谱对于检测岩石破裂和部分熔融中熔体的分布及数量都非常灵敏。

环氧粉末涂层中介质传输的交流阻抗谱特征

在 6 0℃的NaCl溶液中 ,利用交流阻抗技术研究了不同固化度熔融结合环氧粉末涂层 (FBE)的交流阻抗特征 ,分析了涂层固化交联结构与介质传输行为的关系 .结果表明 :涂层的固化度越高 ,涂层的抗渗透性能越好 ,而高温下固化短时间的涂层与固化温度不够高的长时间固化涂层 ,即使两者的固化度相近 ,但其抗渗性能有一定的差异 。

LiFePO_4 基正极材料容量的温度敏感特性及交流阻抗谱研究(英文)

采用原位碳包覆法制备了锂离子二次电池用LiFePO4/C复合正极材料。考察了环境温度对LiFePO4/C电池容量的影响,得到容量与绝对温度之间符合Arrhenius关系。运用交流阻抗谱分析了温度与电池电化学特性的关系,并对电极基于电荷和质量传递控制过程给出了一种新的模拟等效电路,通过Zview拟合软件得到了各个模拟元件的数值及变化趋势,从而定量地解释LiFePO4/C复合电极容量与温度的关系。

胶凝材料的组成、力学性能与交流阻抗谱的关系

在胶凝材料力学性能与孔结构的关系的基础上，本文从交流阻抗谱表征孔结构的两个电学参数出发，建立了力学性能与交流阻抗谱之间的关系，并进一步研究了胶凝材料品种、组成与交流阻抗谱和力学性能之间的关系。

质子交换膜燃料电池交流阻抗谱实验研究

交流阻抗谱法（electrochemical impedance spectroscopy，EIS）是分析质子交换膜燃料电池（proton exchange membrane fuel cell，PEMFC）内部复杂反应过程的有力工具。该文设计并搭建出了EIS综合抗干扰测试系统，对40片质子交换膜燃料电池堆阳极首片单池2.5~25 A不同负载电流下的EIS谱图进行了测试。观察到了高频45°直线分支畸变和用以描述阴极水淹程度的低频半圆弧等现象；提出了R（RQ）（RQ）（RQ）的等效电路模型及相关元件参数初值，得到总体误差较小的EIS拟合曲线，其在高频、中频和低频段，都与实测数据变化趋势具有理想的关联度；通过对拟合数据的统计和分析，从PEMFC内部电化学反应机理的角度讨论并解释了单池在整个电池堆中的运行性能随电流密度变化的响应规律及其原因。

尖晶石锂锰氧化物锂离子嵌脱过程的交流阻抗谱研究

用粉末微电极研究了尖晶石锂锰氧化物在不同嵌锂状态下嵌脱锂过程的交流阻抗图谱 ,提出了新的等效电路模型 .描述锂离子在固体中扩散的Warburg阻抗与累积或消耗的嵌入电容在LixMnO4中的x≤ 0 .5时串联 ,0 .5 <x≤ 1时并联 .用提出的等效电路模型分阶段拟合了实验所得的交流阻抗谱 ,拟合值与实验值相当吻合 ,由拟合结果得到不同电位下锂离子在表面膜中的迁移电阻和电容 ,界面电荷传递电阻 ,双层电容 。

交流阻抗谱研究钙磷陶瓷电沉积层的结构

用交流阻抗技术研究了不同电沉积时间的钙磷陶瓷沉积层 ,结果表明 ,沉积时间不同的陶瓷沉积层的交流阻抗谱存在显著的差别。采用双层结构物理模型 ,对不同沉积时间陶瓷沉积层的交流阻抗谱进行计算机拟合 ,得到的等效电路各元件拟合值显示 :电极表面钙磷陶瓷为内密外疏型梯度沉积层。在陶瓷电沉积过程中 ,钙磷晶粒同时沉积于距电极表面不同距离的部位 ,沉积层厚度增加的同时内层密度也在逐渐增加 。

交流阻抗谱法及其在岩石微裂纹检测中的应用

交流阻抗谱法可以检测各种固体、液体内部以及它们界面的束缚和移动电荷的动力学行为。文中介绍了建立在阻抗概念上的技术。利用CHI600A型电化学工作站,测试了不同物理状态下砂岩的阻抗谱。结果显示:砂岩的阻抗谱分为四段圆弧。通过对砂岩阻抗谱Nyquist曲线的分析,结合前人多孔介质交流阻抗谱的研究成果知道,岩石Nyquist曲线上不同频率段的圆弧表征岩石内部不同构造层次的电化学过程。其中高频弧是一段容抗弧,表征岩石的体积特征,包括岩样内部的空隙大小、空隙连通情况以及空隙尺寸的均匀程度等的阻抗特征;并选取高频容抗弧上表示岩石微观结构的指标对砂岩的阻抗谱进行分析,建立了Nyquist曲线上的相关参数和岩石微观结构的联系,为岩石微裂纹的检测提供了新思路。

RE(NiCoMnTi)_5合金不同放电深度下的交流阻抗谱

研究了La(NiCoMnTi)_5?Ce(NiCoMnTi)_5?Pr(NiCoMnTi)_5和Nd(NiCoMnTi)_5四种贮氢合金电极在不同放电深度(DOD,depth of discharge)下的交流阻抗谱.结果表明,在金属相α?氧化物相β和α+β相区,合金有明显不同的放电动力学特征.在50%DOD时,四种合金表面吸附电阻Rsf和法拉第阻抗Rp分别与它们的最大放电容量C50.max和高倍率放电率k呈近似的线性关系.即Rsf和Rp越小,G50。

C/LiFePO_4动力电池电化学交流阻抗谱的研究

电化学交流阻抗谱可以在不同的充放电条件下提供电池内部欧姆阻抗、电化学极化和离子扩散阻抗变化信息,是判断电池使用性能的有力工具。通过对60 Ah LiFePO4动力电池进行多种荷电状态（SOC）和健康状态（SOH）下的电化学交流阻抗（EIS）测试,分析欧姆阻抗Rs、电荷传递阻抗Rct和扩散阻抗Zw等EIS参数随电池SOC和SOH状态的变化规律。结果表明,在不同SOC状态下,Rs几乎不变,Rct和Zw在SOC为0~25%和75%~100%两端区间内明显增大,中间区域基本趋于稳定;在100%~95%SOH状态下,Rs、Rct和Zw基本保持稳定,当SOH降低至90%时,电池性能不断衰减,Rct和Zw也明显增大。由此可知,EIS参数可部分反映电池内部极化状态,能够预测储能电池的衰减情况。

基于交流阻抗谱法检测水泥砂浆裂缝试验研究

以预设不同尺度裂缝的水泥砂浆块体和无裂缝水泥砂浆块体等3组试件为试验研究对象,基于交流阻抗谱测试技术,利用钢筋混凝土组成材料之一钢筋作为电极,采用变化频率的正弦波脉冲作为激励信号,测试各试件电压信号峰峰值和相位差,计算相应的阻抗幅模量和进行相关数据分析。结果表明:同类试件的阻抗谱具有很好的相似性和一致性,阻抗谱可作为表征水泥砂浆材料性能的本征参数;有无预设裂缝水泥砂浆试件的阻抗幅模量差异明显,基于阻抗谱检测水泥砂浆内部裂缝可行;阻抗特性与裂缝几何尺度之间存在量化关系;水泥砂浆试件呈现电容性。

二氧化硅电脱氧反应的交流阻抗谱

采用交流阻抗等电化学技术研究了SiO2在等物质的量CaCl2和NaCl熔盐中的电脱氧反应.交流阻抗谱表明,SiO2电脱氧为单质硅的反应是两步反应,与循环伏安曲线上的两个还原电流峰相符合.电脱氧后电极产物的XRD分析证实,在反应体系存在着下列中间物:SiO,CaSiO3和Ca2SiO4.通过拟合交流阻抗谱与等效电路,得到SiO2电脱氧反应的电荷传递电阻、双电层电容和活化能.在低电压范围内,电荷传递电阻和活化能均随阴极电压的增加而降低,表明SiO2电脱氧反应的速度控制步骤是电荷传递过程.本研究工作对提高SiO2电脱氧过程的电流效率有重要意义.

电极对固体电解质交流阻抗谱的影响

以Bi0.75Er0.20O1.475为电解质，通过真空溅射和涂浆料分解的方法制备了Pt、Pd、Au、Ag电极，详细研究了电极厚度、材料种类及制备方法对交流阻抗的影响，并对其原因进行了讨论，提出了一种等效电路。

交流阻抗谱的表示及应用

介绍了交流阻抗谱不同的表示形式 ,依据 4种典型的等效电路的理论阻抗绘制了它们的 Nyquist图、导纳图、电容图、Bode图和 Warburg图 。

PuNi_3和Ce_2Ni_7型贮氢合金电极容量衰减的交流阻抗谱分析

测试不同循环状态下PuNi3和Ce2Ni7型贮氢合金电极在放电深度为50%条件下的电化学交流阻抗谱,分析电极反应的等效电路图.结果表明,随循环次数的增加,PuNi3型合金和Ce2Ni7型合金电极的表面电荷反应阻抗(R4)和接触阻抗(R2,R3)均随循环次数的增加呈先减小后增大的趋势,且PuNi3型合金电极表面电荷反应阻抗(R4)较Ce2Ni7型合金电极先达到最小值.在后期循环过程中,PuNi3型合金电极的表面电荷反应阻抗(R4)及颗粒之间的接触阻抗(R2,R3)均明显大于Ce2Ni7型合金电极,这说明PuNi3型合金电极在循环过程中的腐蚀与粉化均比Ce2Ni7型合金电极严重.

巯基修饰单链DNA在纳米金薄膜电极上自组装、杂交和取向的电化学交流阻抗谱

利用电化学交流阻抗技术对SH-ssDNA在纳米金薄膜电极表面的自组装、杂交和取向进行了系统表征。探讨了SH-ssDNA的组装时间、浓度和链长对其自组装的影响,自组装15h时电荷传递电阻Rct最大,表面覆盖率最高;研究了SH-ssDNA的浓度、链长以及与互补DNA的杂交方式对杂交反应的影响。结果发现,随着单链浓度的增加,杂交后Rct的变化值逐渐降低,当SH-ssDNA为5μmol/L时Rct值比杂交前增加了16%。通过对阻抗谱数据模拟和分析,表明SH-ssDNA以垂直竖立取向在金电极表面形成均匀致密单分子层,杂交效率与SH-ssDNA的覆盖率密切相关。

油气输送管道钝化行为的交流阻抗谱研究

油气输送管道表面的钝化膜易遭受HCO-3 破坏 ,从而引起管道报废造成重大损失。采用动电位扫描技术研究了管道用材 (X70钢 )在 4种不同NaHCO3 /Na2 CO3 浓度溶液中的极化曲线 ,并根据极化曲线确定其电位范围 ,测试了X70钢在NaHCO3 /Na2 CO3 溶液中钝化膜的电化学交流阻抗谱 (EIS) ,提出了X70钢在NaHCO3 /Na2CO3 溶液中的等效电路模型。结果表明 :X70钢在NaHCO3 /Na2 CO3 溶液中具有二次钝化行为 ,表面先后形成两种性能不同的钝化膜 ,随着HCO-3 浓度的增加 ,一次钝化膜逐渐溶解 ,二次钝化膜逐渐增厚 ,耐蚀性增强 ,起到了很好的保护作用。

薄型流场对燃料电池性能影响的交流阻抗谱法研究

利用交流阻抗测试法对采用薄型流场板的氢气/空气质子交换膜燃料电池单电池进行了表征。实验结果表明,阴极侧流场深度的减小对燃料电池性能的影响几乎可以忽略,而阳极侧流场深度对燃料电池性能的影响则相对较大。对具备不同形式与深度的阳极流场的单电池进行交流阻抗测试和分析,并辅以极化曲线测试,发现阳极侧流场深度从1.0mm的单路蛇形流场降低至0.4mm后,燃料电池在大电流密度下的性能受到影响;当电流密度大于1200mA/cm2时,电池的浓差极化进一步加剧,导致电池的最大输出功率略有下降。尽管如此,由于极板总体厚度的减小,电池的体积比功率密度仍得到很大程度的提高。