第十八篇 电化学阻抗谱（EIS）-（8）

 

式18-1

 

这是一个类似于上次ND的表达式，但函数从tanh到coth有差异。Randles电路如果用FD替换加了Warburg阻抗的等效电路（扩展Randles电路）的Warburg阻抗部分，则它将成为FD的等效电路。

图1显示了该等效电路的模拟结果。 电荷转移电阻（Rct）、双层容量（Cdl），有限膜厚度δ，扩散系数和浓度（如图所示），溶液电阻为零。当然，溶液电阻是存在的，但它只移动实轴上的位置，所以省略了。电荷转移过程的半圆之后，经过一定长度的45度梯度的直线，在低频带垂直于实轴上升。当有限膜厚度δ减小时，45度的直线就会变短。

 

图18-1.有限扩散电荷转移情况下的奈奎斯特图
Rct（·）=8，Cdl（F/cm2)=0.0001，δ(cm)=0.1，
D=0.0001 cm2/s，C（mol/cm3)= 0.0001

 

作为一个易于理解的示例，让我们以一个碳球电极1）上嵌入锂的情况为例[18-1]。 将如图18-2所示的直径为30µ的碳珠组成的电极置于1MLiClO4/碳酸丙烯+碳酸乙烯(1:1)中，以1mV/s的电位对Li/Li+电位，在0.01～0.6V 的范围内进行三次扫频，然后固定在0.3V。 通过EIS测量得到的Nyquist图如图3所示。

 

 

图18- 2 碳球电极（30µm直径）示意图

 

图18-3 锂离子嵌入微碳球电极的奈奎斯特图

 

可以看到，这与图18-1中的模拟图非常相似。 这通常出现在奈奎斯特图中，奈奎斯特图在有限的活性物质或有限的迁移范围（如锂离子的插层-去插层）中。 虽然有点难理解，在此列举了详细说明理论背景的类似的相关文献[18-2][18-3]。

 

 

参考文献
[18-1] Uchida et al.，Electrochimica Acta 47，885（2001）
[18-2]J.Newman et al.，J.Electrochem.Soc.147 293 0（2000）
[18-3] M.D.Levi et al.，J.Phys.Chem.B 108，11693（2004）