交流阻抗是我們常用的一種鋰離子電池檢測(cè)方法，其基本原理是利用鋰離子電池內(nèi)部不同的阻抗類型對(duì)時(shí)間的響應(yīng)速度不同，通過施加不同頻率的正弦波信號(hào)根據(jù)得到的回饋（電流信號(hào)或者電壓信號(hào)）對(duì)不同的阻抗類型實(shí)現(xiàn)區(qū)分，例如在高頻階段反應(yīng)的主要是鋰離子電池內(nèi)的電子接觸阻抗和Li+在電解液內(nèi)的擴(kuò)散阻抗，中頻階段反應(yīng)的主要是電極／電解液界面電荷交換阻抗，低頻階段主要反應(yīng)的是Li+在活性物質(zhì)和SEI膜內(nèi)的擴(kuò)散阻抗。

鋰離子電池自放電篩選對(duì)于鋰離子電池是一項(xiàng)非常重要的工作，直接關(guān)系到成組后的電池組的可靠性，通常而言電池廠商會(huì)將鋰離子電池常溫或者高溫存儲(chǔ)7-28天，通過檢測(cè)電壓和容量衰降的方式篩選出不同自放電率的電池，這也使得自放電成為了鋰離子電池生產(chǎn)過程中的一個(gè)瓶頸環(huán)節(jié)。英國紐卡斯?fàn)柎髮W(xué)的PierrotS.Attidekou（第一作者，通訊作者）通過交流阻抗手段的應(yīng)用，將鋰離子電池自放電篩選時(shí)間從數(shù)周縮短到了10min之內(nèi)，通過繼續(xù)優(yōu)化，有望將篩選時(shí)間繼續(xù)縮短到1min。

PierrotS.Attidekou采用了兩只來自著名的特種和空間鋰離子電池制造商SAFT的40Ah圓柱形電池作為研究對(duì)象（電池信息如下表所示），其中一只電池為正常電池（自放電率為2.108mV／天，battery2），另外一只自放電較大（自放電率3.940mV／天，battery1），分別測(cè)試了它們?cè)?%SoC狀態(tài)（C/10放電至3.2V）、不同溫度（15、20、25、30℃）下的交流阻抗圖譜。

根據(jù)上述EIS圖譜的特征PierrotS.Attidekou設(shè)計(jì)了如下等效電路，其中L1為電感，R1位歐姆阻抗，后面的兩個(gè)并聯(lián)電阻代表圖中的兩個(gè)半圓，其中CPE為恒相角元件，主要是反應(yīng)電極界面的一些電容特性，Rp,a和Rp,c為負(fù)極和正極電荷交換阻抗，Wa和Wc為Li+在負(fù)極和正極的固相擴(kuò)散阻抗。

EIS工作的原理是利用不同的阻抗具有不同的時(shí)間常數(shù)（如下式所示），下圖為兩只電池正極（三角形）和負(fù)極（方形）的時(shí)間常數(shù)隨溫度的變化趨勢(shì)，可以看到對(duì)于兩只電池都呈現(xiàn)出正極時(shí)間常數(shù)明顯大于負(fù)極的趨勢(shì)，但是隨著電池溫度的升高，正負(fù)極的時(shí)間常數(shù)都在降低，對(duì)于自放電較快的電池1而言，當(dāng)電池溫度達(dá)到25℃以后，正極的時(shí)間常數(shù)反而小于負(fù)極，對(duì)于自放電較慢的電池2而言，只有在溫度達(dá)到30℃時(shí)正極的時(shí)間常數(shù)才會(huì)小于負(fù)極的時(shí)間常數(shù)，從這一點(diǎn)上也能夠看到自放電較快的電池1存在一些問題。

下圖為PierrotS.Attidekou根據(jù)交流阻抗數(shù)據(jù)得到的Li+擴(kuò)散系數(shù)的數(shù)據(jù)，可以看到兩只電池的Li+擴(kuò)散系數(shù)都隨著溫度升高而增大，但是仍然能夠看到兩只電池存在明顯的差距，這也可以作為判斷不同自放電速率電池的一個(gè)依據(jù)。

交流阻抗是研究鋰離子電池內(nèi)部反應(yīng)和化學(xué)變化的有力工具，PierrotS.Attidekou的工作表明自放電不同的鋰離子電池在歐姆阻抗、電荷交換阻抗和界面電容等隨著溫度變化趨勢(shì)方面存在明顯的區(qū)別，可以用來篩選不同自放電速率的鋰離子電池，從而加速鋰離子電池自放電篩選，提高生產(chǎn)效率。