電化學(xué)阻抗譜測試的案例
電化學(xué)阻抗譜測試技術(shù)：簡要回顧和挑戰(zhàn) | 用阻抗譜測試鎂合金腐蝕速率？
在既有的認(rèn)識中，電化學(xué)阻抗譜是測試工作電極電化學(xué)阻抗的利器，在研究中大多采用電化學(xué)阻抗譜分析工作電極電化學(xué)反應(yīng)的阻抗特征，通過構(gòu)造模擬等效電路分析電極電化學(xué)反應(yīng)的構(gòu)成要素，但是很少有關(guān)于采用電化學(xué)阻抗譜分析電化學(xué)反應(yīng)速率的報道。本文介紹了采用電化學(xué)阻抗譜測試工作電極的腐蝕速率，值得閱讀、思考和關(guān)注。
鎂(Mg)及其合金作為研究對象，在近二十年來引起了科學(xué)界的極大興趣。從實(shí)用角度來看，Mg是最輕的結(jié)構(gòu)金屬材料，可以減少燃料消耗，從而減少溫室氣體排放。這些使得它在汽車和航空航天行業(yè)的應(yīng)用前景良好。此外，鎂合金在臨床應(yīng)用中也常用作可生物降解的植入物。鎂具有良好的生物相容性，是數(shù)百種人體代謝過程中的重要元素。然而，鎂是最具化學(xué)活性的金屬之一，其耐腐蝕性是限制甚至阻止其在實(shí)際服役條件下使用的關(guān)鍵因素之一。因此，獲得腐蝕速率的定量值對于鎂合金組織的壽命預(yù)測和腐蝕防護(hù)能力比較評估而言，顯得十分重要。
由于許多鎂合金的腐蝕速率值，往往會隨著暴露時間而發(fā)生非常顯著的變化，直到達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。因此需要在長時間的測試中測量這些值。雖然測量腐蝕速率的常用方法有失重法、析氫法和極化曲線法，但使用電化學(xué)阻抗譜法(EIS)測定腐蝕速率的方法相對較少。EIS技術(shù)的非破壞性、高精度，可重復(fù)性，以及對微小腐蝕速率測定的可靠性，該技術(shù)似乎最適合于監(jiān)測腐蝕速率值，且遠(yuǎn)低于其他技術(shù)所測量的腐蝕速率。
從科學(xué)技術(shù)的角度來看，用電化學(xué)方法測量鎂合金腐蝕速率的可實(shí)現(xiàn)性現(xiàn)在是值得懷疑的。許多研究人員通過EIS或極化曲線計算出的鎂合金腐蝕速率值，比通過重量或析氫試驗(yàn)得到的值低2倍，或者更多。這也就更不用說，通過EIS估算的腐蝕速率值與析氫試驗(yàn)之間獲得極好的相關(guān)性研究了。然而，這些研究僅限于腐蝕的初始階段(僅幾個小時或一天)。
展開 武漢理工大學(xué)Nature Communications：納米片器件實(shí)現(xiàn)OER的動力學(xué)監(jiān)控
該工作報道了氧氣對于OER動力學(xué)過程的影響。研究人員以微納器件為研究平臺，結(jié)合電化學(xué)阻抗譜測試、原位伏安特性測試和分子動力學(xué)計算，實(shí)現(xiàn)對催化過程界面處行為的實(shí)時監(jiān)測，表明氧氣會吸附在金屬/金屬氧化物催化劑的表面，減少反應(yīng)界面吸附層處氫氧根離子濃度，導(dǎo)致反應(yīng)動力學(xué)和催化性能的下降。通過降低電解液的含氧濃度，實(shí)現(xiàn)了塔菲爾斜率20%的大幅度下降和相對于可逆氫電極1.344V的低起始電壓。此研究結(jié)果可以為催化系統(tǒng)設(shè)計提供有效的指導(dǎo)，同時，原位伏安特性測試為界面反應(yīng)的本征監(jiān)測提供了新思路。
【圖文介紹】
圖一、OER器件的形貌及工作原理圖示
(a) Ni-graphene 納米片的TEM圖，比例尺寸為200 nm;
(b) OER器件的光學(xué)顯微圖像，其中黃色條紋代表三個金電極，比例尺寸為10 μm;
(c) OER器件的結(jié)構(gòu)示意圖；
(d) OER器件的測試示意圖。
圖二、Ni-graphene納米片的OER活性表征及電化學(xué)阻抗分析
(a) 在不同含氧濃度的電解液中，Ni-graphene納米片的極化曲線；
(b) 在不同含氧濃度的電解液中，Ni-graphene納米片對應(yīng)的塔菲爾曲線；
(c) 在不同含氧濃度的電解液中，Ni-graphene納米片的奈奎斯特圖；
(d) 在不同含氧濃度的電解液中，相對應(yīng)的高頻時間常數(shù)和低頻時間常數(shù)。
圖三、OER條件下的原位伏安特性測試
(a) OER測試過程中，Ni-graphene納米片電阻變化曲線；
(b) 負(fù)載電壓為0V時，Ni-graphene納米片的I-V測試曲線；
(c) 負(fù)載電壓為7V時，Ni-graphene納米片的I-V測試曲線。
展開 120萬臺充電寶召回！鋰電池隔膜如何保障安全“命門”？
一、鋰電池隔膜：塑料薄膜的「安全守門人」
從塑料材料學(xué)視角看，鋰電池由正極、負(fù)極、隔膜與電解液構(gòu)成，其中隔膜是一層厚度僅10-20μm的聚烯烴塑料薄膜。當(dāng)充電寶放電時，鋰離子需通過隔膜微孔從負(fù)極遷移至正極，而電子需經(jīng)外部電路形成電流。若隔膜材料強(qiáng)度不足（如偷換未經(jīng)檢測的 PE/PP 薄膜），可能因刺穿或熔融導(dǎo)致正負(fù)極短路，這正是近期事故的根源。
電池隔膜性能參數(shù)的表征主要可分為結(jié)構(gòu)特性、力學(xué)性能和理化性質(zhì)等幾個方面：
1、隔膜的結(jié)構(gòu)特性：
主要包括厚度、孔徑及分布、孔隙率、透過性、微觀形貌等參數(shù)
2、力學(xué)性能
拉伸強(qiáng)度、抗穿刺強(qiáng)度
3、理化性質(zhì)
潤濕性和潤濕速度、化學(xué)穩(wěn)定性、安全保護(hù)性能
4、熱性能
熱閉合溫度、熔融破裂溫度、熱收縮率
5、電化學(xué)性能
線性伏安掃描測試(LSV)、電化學(xué)阻抗譜測試(EIS)、循環(huán)性能(CP)、離子電導(dǎo)率
二、電池隔膜檢測方法
根據(jù)GB/T 36363-2018《鋰離子電池用聚烯烴隔膜》標(biāo)準(zhǔn)，鋰電池隔膜需要進(jìn)行的物理檢測項目主要包括以下內(nèi)容，按關(guān)鍵性能分類整理如下：
基本物理特性檢測
厚度及均勻性
測試方法：采用非接觸式測厚儀或千分尺測量。
要求：厚度偏差需符合標(biāo)準(zhǔn)范圍（通常≤±1μm），確保電池裝配一致性
力學(xué)性能檢測
拉伸強(qiáng)度與斷裂伸長率
測試方法：使用萬能材料試驗(yàn)機(jī)，測試隔膜縱向（MD）和橫向（TD）的拉伸性能。
標(biāo)準(zhǔn)要求：拉伸強(qiáng)度≥100 MPa（MD/TD），斷裂伸長率需均衡。
穿刺強(qiáng)度
測試方法：用特定針頭刺穿隔膜，記錄最大力值。
意義：防止電池內(nèi)部枝晶刺穿隔膜導(dǎo)致短路，通常要求≥300 gf。
展開 綠色氫能仿真測試解決方案合集 I 電化學(xué)、燃料電池、輸氫管道、天然氣、Star-CCM+...
我國氫能產(chǎn)業(yè)仍處于成長期，還存在很多亟待解決的問題，如膜電極材料及制備工藝，氫脆現(xiàn)象，系統(tǒng)集成等
氫能源仿真測試系列直播
本次研討會整合西門子綠色氫能行業(yè)的仿真測試解決方案，5個專題報告覆蓋
電化學(xué)、催化、燃燒反應(yīng)微觀尺度，PEM膜、
氣體擴(kuò)散層介觀尺度到電解工廠系統(tǒng)
、
輸氫管道布局
的
宏觀尺度，涉及
Amesim
、
Flomaster
、
STAR-CCM+
等軟件，通過
案例介紹加軟件操作演示
的方式，介紹西門子對上述難題的思考。
一起探索綠氫行業(yè)的無限可能！
直播日程表
直播內(nèi)容
☆第一期 Simcenter氫能仿真解決方案
Simcenter 是西門子為設(shè)計研發(fā)打打造仿真和測試平臺
直播內(nèi)容：介紹 Simcenter 在綠氫制備、氫儲運(yùn)、氫利用環(huán)節(jié)的仿真解決方案，覆蓋電化學(xué)、催化、燃燒反應(yīng)微觀尺度，PEM膜、氣體擴(kuò)散層介觀尺度到電解工廠系統(tǒng)、輸氫管道布局的宏觀尺度等應(yīng)用案例。
展開 
于波、朱建新、劉美林等Adv. Energy Mater.：偏析誘導(dǎo)自組裝生成高活性鈣鈦礦加速OER
更有趣的是，經(jīng)由掃描電鏡（SEM）和俄歇電子能譜（AES）表征后，研究人員發(fā)現(xiàn)，外加的二價離子（Sr2+或Ba2+）也會出現(xiàn)表面富集，且它們的富集位點(diǎn)與材料內(nèi)部易發(fā)生Sr偏析的位點(diǎn)恰好是完全重合的。透射電子顯微鏡（TEM）和導(dǎo)電原子力顯微鏡（C-AFM）的結(jié)果則進(jìn)一步表明，這些富集于表面的外部離子在高溫下可參與鈣鈦礦的晶格形成過程，進(jìn)而在氧電極表面原位形成新的鈣鈦礦活性中心。這些高活性鈣鈦礦取代了惰性的表面偏析相，從而極大地提升氧電極材料的電化學(xué)活性和穩(wěn)定性。該研究提出了一種對材料表面缺陷位點(diǎn)進(jìn)行針對性修飾、進(jìn)而提升電極性能的方法，并為材料性能提升的機(jī)理提供了直觀有力的解釋。
【圖文導(dǎo)讀】
圖1 電極性能測試
（a,b）電極的電化學(xué)阻抗譜（EIS）測試結(jié)果；
（c）電極表面氧交換速率常數(shù)與表面Sr元素含量的火山型關(guān)系圖；
（d）電極氧交換性能測試結(jié)果。
圖2 XPS表征
（a-c）LSC電極薄膜的XPS表征結(jié)果；
（d）材料表面 “非鈣鈦礦Sr”與“鈣鈦礦Sr”的含量對比。
圖3 AES表征
（a-c）LSC電極薄膜的AES表征結(jié)果；
（d）表面孤島內(nèi)外離子含量對比。
展開 Adv. Mater.綜述：用于能源儲存、轉(zhuǎn)換和生產(chǎn)的中空納米結(jié)構(gòu)設(shè)計
圖10 用于鋰離子電池電極材料的金屬氧化物中空納米結(jié)構(gòu)
（a）Co3O4中空微球與商業(yè)納米粒子的循環(huán)穩(wěn)定性試驗(yàn)
（b）在不同電流密度下Co3O4三殼層中空微球和商業(yè)納米顆粒的放電容量
（c）Li+嵌入/萃取過程中Co3O4結(jié)構(gòu)變化的示意圖
（d-i）TiO2空心微球的透射電鏡圖像：d）單層，e）雙層，f）三層，和最外兩殼層相距較近的g）雙層，h）三層，和i）四層空心球
（j）TiO2空心微球在1C下的循環(huán)性能
（k）不同電流密度下的循環(huán)性能
（l-q）l）薄單層和m）雙層，n）厚三層，o）厚單殼，p）薄三層，和q）多層V2O5空心微球的透射電鏡圖像
（r）V2O5空心微球和納米片在1000 mA g-1下的循環(huán)穩(wěn)定性
（s）多殼層V2O5空心球和V2O5納米片的電化學(xué)阻抗譜
展開 