【摘 要】
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电化学阻抗谱(EIS)是一种常用的电化学测试方法.通过EIS可以获取研究体系的各种动力学信息,比如电荷转移,双电层充电和物质传输等.EIS数据的解析依赖于合理的模型,常见的模型分为等效电路模型和物理模型.本文简要介绍了EIS物理模型三种常见的求解方法:解析求解,时域数值方法和频域数值方法.我们首先以一个经典的带有法拉第反应的双电层界面为例,仅考虑扩散控制传质的情况下,推导了相应的解析解,介绍了数值求解EIS的时域方法和频域方法,并对比了不同方法的结果.然后,我们以电池中常见的金属离子沉积反应为例,给出了零
【机 构】
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中南大学化学化工学院,湖南 长沙 410083;乌尔姆大学理论化学研究所,德国 乌尔姆 89069
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电化学阻抗谱(EIS)是一种常用的电化学测试方法.通过EIS可以获取研究体系的各种动力学信息,比如电荷转移,双电层充电和物质传输等.EIS数据的解析依赖于合理的模型,常见的模型分为等效电路模型和物理模型.本文简要介绍了EIS物理模型三种常见的求解方法:解析求解,时域数值方法和频域数值方法.我们首先以一个经典的带有法拉第反应的双电层界面为例,仅考虑扩散控制传质的情况下,推导了相应的解析解,介绍了数值求解EIS的时域方法和频域方法,并对比了不同方法的结果.然后,我们以电池中常见的金属离子沉积反应为例,给出了零电荷电势下的EIS的解析解,并对比了两种数值方法的求解精度,同时我们也对比了不同价态的金属离子的EIS结果.计算结果表明,频域数值方法的精度高于时域数值方法,可以作为EIS数值求解的首选.保持其余参数不变的情况下,高价离子的EIS小于低价离子.最后,我们总结对比了三种方法的优缺点.本工作研究结果一方面可以作为EIS物理模型的入门指南,另一方面可以用于分析金属离子沉积反应的EIS结果.
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离子电导率是影响固态离子器件性能的基本因素.在无机固体电解质中,离子的传导包括晶粒体和晶界传导,两者均与材料体系中点缺陷结构密切相关.本文详细阐述了固体电解质体内可能存在的点缺陷及其对晶粒体电导率的影响规律,并结合钙钛矿结构LLTO固体电解质介绍了晶界空间电荷层模型及由此而引发的晶界离子电导特性.以期为高离子电导固体电解质的设计提供思路.
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