电化学阻抗是什么？——容大检测

电化学阻抗到底是什么

定义与解释 阻抗定义：在具有电阻、电感和电容的电路中，端口的电压（U）与电流相量（I）的比值，称作阻抗（Z）。 电化学阻抗（Electrochemical Impedance Spectroscopy， EIS）：是一种用于研究电极/电解质界面电化学过程的技术。它通过施加一个小幅度的正弦交流电信号，测量系统对不同频率电信号的响应，进而获得关于电极反应动力学、界面结构以及腐蚀过程等信息。

电化学阻抗实际研究的是电化学系统，如图当将电极置于电解质中时会形成完成回路，构成电池。学习过基础物理的应该都知道，在整个电池回路中可能会涉及到电阻、电容等元器件，而如上图的电池系统中，将电解质中的所有内容看作一个整体，可以认为其是一个“黑匣子”，整个电解质和导线不一样会给电流、电荷传递造成阻碍，相当于电子元器件（电阻/电容）。 （1）电化学阻抗的主要目的是通过电化学的方式来探讨此“黑匣子”到底是怎么样的？和电化学反应过程有什么关系？ （2）电流传递/电荷转移之所以产生阻碍，主要是由于电极/电解质界面存在电阻/电容等导致的（溶液电阻可忽略）。 2.2 阻抗与导纳 电化学阻抗分析的具体依据是基本电化学原理，如图所示：

图(a)是用一个正弦波电流信号对一个线性系统进行扰动，而线性系统的响应则是一个正弦波的电压信号，对于电极系统来说，就是用一个正弦波的电流密度来使电极极化，而响应则是同一频率正弦波的极化值信号；也可以说对一个线性系统输入一个正弦波电流信号，线性系统相应地输出了一个正弦波的电压信号，如线性系统是电极系统，就是电极系统输出了一个正弦波的极化值信号。也可以像图(b)表示的那样，对一个线性化的电极系统输入一个正弦波的极化值扰动，电极系统输出一个正弦波的极化电流密度响应。 图(a)上的输出ΔE除以输入ΔI，称为阻抗(impedance) 而图(b)上的输出ΔI除以输人 ΔE，称为导纳(admittance)。 所以阻抗与导纳互为倒数，Z=1/Y。

2.3 电化学阻抗 为研究此“黑匣子”中的电化学反应过程以及电极/电解质界面的化学反应变化，我们通过外加扰动的方法来给出一个输入信号，同时对输出的响应电信号进行采集分析，以深入分析电极/电解质界面反应。

如上图所示，正弦波交流信号具有矢量的特性，可以用表示矢量的方法来表示正弦波信号。那同样在电化学阻抗当中，其也属于正弦波交流信号，因此同样可以采用矢量的方式来进行电化学阻抗的表示，如下图所示：

涉及测试：电化学腐蚀试验