嵌入化合物电极的电化学阻抗谱: 模型与理论模拟

徐守冬 ,  庄全超 ,  史月丽 ,  朱亚波 ,  邱祥云 ,  孙智

引用本文: 徐守冬, 庄全超, 史月丽, 朱亚波, 邱祥云, 孙智. 嵌入化合物电极的电化学阻抗谱: 模型与理论模拟[J]. 物理化学学报, 2011, 27(10): 2353-2359. doi: 10.3866/PKU.WHXB20111004 shu
Citation:  XU Shou-Dong, ZHUANG Quan-Chao, SHI Yue-Li, ZHU Ya-Bo, QIU Xiang-Yun, SUN Zhi. Electrochemical Impedance Spectra of Intercalation Compound Electrodes: Models and Theoretical Simulations[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2011, 27(10): 2353-2359. doi: 10.3866/PKU.WHXB20111004 shu

嵌入化合物电极的电化学阻抗谱: 模型与理论模拟

  • 基金项目:

    中央高校基本科研业务费专项资金(2010LKHX03, 2010QNB04, 2010QNB05) (2010LKHX03, 2010QNB04, 2010QNB05)

    中国矿业大学科技攀登计划(ON090237) (ON090237)

    江苏省自然科学研究基金(BK2008129)资助项目 (BK2008129)

摘要: 建立了单个嵌入化合物颗粒、混合颗粒、厚度均匀多孔电极层以及非均匀、多层多孔电极层的理论模型, 模拟得出了上述模型的相对应电化学阻抗谱(EIS)特征. 结果表明, 单个颗粒和混合颗粒表现出相似的阻抗谱特征, 均由高频区域内与锂离子通过固体电解质相界面(SEI)膜过程相关的RSEI‖CSEI半圆, 与电荷传递过程相关的Rct‖Cdl半圆以及与锂离子在固体颗粒内部的扩散相关的斜线三部分组成. 对于非均匀、多层多孔嵌入电极而言, 一个新奇的现象就是在阻抗谱中会出现三个半圆, 影响第三个半圆出现并形成的因素主要为电极中的颗粒尺寸分布以及电极层的厚度分布, 也就是说电极片中出现不同尺寸分布的颗粒以及形成薄厚两种电极层的时候, 容易导致阻抗谱中出现第三个半圆.

English

    1. [1]

      (1) Zhuang, Q. C.;Wei, T.; Du, L. L.; Cui, Y. L.; Fang, L.; Sun, S. G. J. Phys. Chem. C 2010, 114, 8614.  (1) Zhuang, Q. C.;Wei, T.; Du, L. L.; Cui, Y. L.; Fang, L.; Sun, S. G. J. Phys. Chem. C 2010, 114, 8614.  

    2. [2]

      (2) Zhuang, Q. C.; Xu, S. D.; Qiu, X. Y.; Cui, Y. L.; Fang, L.; Sun, S. G. Progress in Chemistry 2010, 22 (6), 1044.(2) Zhuang, Q. C.; Xu, S. D.; Qiu, X. Y.; Cui, Y. L.; Fang, L.; Sun, S. G. Progress in Chemistry 2010, 22 (6), 1044.

    3. [3]

      [庄全超, 徐守冬, 邱祥云, 崔永丽, 方亮, 孙世刚. 化学进展, 2010, 22 (6), 1044.][庄全超, 徐守冬, 邱祥云, 崔永丽, 方亮, 孙世刚. 化学进展, 2010, 22 (6), 1044.]

    4. [4]

      (3) Wei, T.; Zhuang, Q. C.;Wu, C.; Cui, Y. L.; Fang, L.; Sun, S. G. Acta Chim. Sin. 2010, 68 (15), 1481.(3) Wei, T.; Zhuang, Q. C.;Wu, C.; Cui, Y. L.; Fang, L.; Sun, S. G. Acta Chim. Sin. 2010, 68 (15), 1481.

    5. [5]

      [魏涛, 庄全超, 崔永丽, 方亮, 孙世刚. 化学学报, 2010, 68 (15), 1481.][魏涛, 庄全超, 崔永丽, 方亮, 孙世刚. 化学学报, 2010, 68 (15), 1481.]

    6. [6]

      (4) Qiu, X. Y.; Zhuang, Q. C.;Wang, H. M.; Cui, Y. L.; Fang, L.; Sun, S. G. Acta Phys. -Chim. Sin. 2010, 26 (6), 1499.(4) Qiu, X. Y.; Zhuang, Q. C.;Wang, H. M.; Cui, Y. L.; Fang, L.; Sun, S. G. Acta Phys. -Chim. Sin. 2010, 26 (6), 1499.

    7. [7]

      [邱祥云, 庄全超, 王红明, 崔永丽, 方亮, 孙世刚. 物理化学学报, 2010, 26 (6), 1499.][邱祥云, 庄全超, 王红明, 崔永丽, 方亮, 孙世刚. 物理化学学报, 2010, 26 (6), 1499.]

    8. [8]

      (5) Song, J. Y.; Lee, H. H.;Wang, Y. Y.;Wan, C. C. J. Power Sources 2002, 111, 255.  (5) Song, J. Y.; Lee, H. H.;Wang, Y. Y.;Wan, C. C. J. Power Sources 2002, 111, 255.  

    9. [9]

      (6) Xu, M. M.; Dewald, H. D. Electrochim. Acta 2005, 50, 5473.  (6) Xu, M. M.; Dewald, H. D. Electrochim. Acta 2005, 50, 5473.  

    10. [10]

      (7) Levi, M. D.; Aurbach, D. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 2763.  (7) Levi, M. D.; Aurbach, D. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 2763.  

    11. [11]

      (8) Meyers, J. P.; Doyle, M.; Darling, R. M.; Newman, J. J. Electrochem. Soc. 2000, 147 (8), 2930.  (8) Meyers, J. P.; Doyle, M.; Darling, R. M.; Newman, J. J. Electrochem. Soc. 2000, 147 (8), 2930.  

    12. [12]

      (9) Doyle, M.; Meyers, J. P.; Newman, J. J. Electrochem. Soc. 2000, 147 (1), 99.  (9) Doyle, M.; Meyers, J. P.; Newman, J. J. Electrochem. Soc. 2000, 147 (1), 99.  

    13. [13]

      (10) Devan, S.; Subramanianb, V. R.; White, R. E. J. Electrochem. Soc. 2004, 151 (6), A905.(10) Devan, S.; Subramanianb, V. R.; White, R. E. J. Electrochem. Soc. 2004, 151 (6), A905.

    14. [14]

      (11) Sikha, G.; White, R. E. J. Electrochem. Soc. 2007, 154 (1), A43.(11) Sikha, G.; White, R. E. J. Electrochem. Soc. 2007, 154 (1), A43.

    15. [15]

      (12) Sikha, G.; White, R. E. J. Electrochem. Soc. 2008, 155 (12), A893.(12) Sikha, G.; White, R. E. J. Electrochem. Soc. 2008, 155 (12), A893.

    16. [16]

      (13) Dees, D.; Gunen, E.; Abraham, D.; Jansen, A.; Prakash, J. J. Electrochem. Soc. 2005, 152 (7), A1409.(13) Dees, D.; Gunen, E.; Abraham, D.; Jansen, A.; Prakash, J. J. Electrochem. Soc. 2005, 152 (7), A1409.

    17. [17]

      (14) Huang, R.W. J. M.; Chung, F.; Kelder, E. M. J. Electrochem. Soc. 2006, 153 (8), A1459.(14) Huang, R.W. J. M.; Chung, F.; Kelder, E. M. J. Electrochem. Soc. 2006, 153 (8), A1459.

    18. [18]

      (15) Mantia, F. L.; Vetter, J.; Novák, P. Electrochim. Acta 2008, 53, 4109.  (15) Mantia, F. L.; Vetter, J.; Novák, P. Electrochim. Acta 2008, 53, 4109.  

    19. [19]

      (16) Andre, D.; Meiler, M.; Steiner, K.;Walz, H.; Soczka-Guth, T.; Sauer, D. U. J. Power Sources 2011, 196, 5349.  (16) Andre, D.; Meiler, M.; Steiner, K.;Walz, H.; Soczka-Guth, T.; Sauer, D. U. J. Power Sources 2011, 196, 5349.  

    20. [20]

      (17) Lai,W.; Ciucci, F. Electrochim. Acta 2011, 56, 4369.  (17) Lai,W.; Ciucci, F. Electrochim. Acta 2011, 56, 4369.  

    21. [21]

      (18) Schmidt, A. P.; Bitzer, M.; Imre, á.W.; Guzzella, L. J. Power Sources 2010, 195, 5071.  (18) Schmidt, A. P.; Bitzer, M.; Imre, á.W.; Guzzella, L. J. Power Sources 2010, 195, 5071.  

    22. [22]

      (19) Bard, A. J.; Faulkner, L. R. Electrochemical Methods: Fundamentals and Applications, 2nd ed.; JohnWiley & Sons Inc.: New York, 2001; pp 92-116.(19) Bard, A. J.; Faulkner, L. R. Electrochemical Methods: Fundamentals and Applications, 2nd ed.; JohnWiley & Sons Inc.: New York, 2001; pp 92-116.

    23. [23]

      (20) Levi, M. D.; Aurbach, D. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 11693.  (20) Levi, M. D.; Aurbach, D. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 11693.  

    24. [24]

      (21) Levi, M. D.; Aurbach, D. J. Power Sources 2005, 146, 727.  (21) Levi, M. D.; Aurbach, D. J. Power Sources 2005, 146, 727.  

    25. [25]

      (22) Levi, M. D.; Aurbach, D. J. Phys. Chem. B 1997, 101, 4630.  (22) Levi, M. D.; Aurbach, D. J. Phys. Chem. B 1997, 101, 4630.  

    26. [26]

      (23) Levi, M. D.;Wang, C.; Aurbach, D. J. Electroanal. Chem. 2004, 561, 1.  (23) Levi, M. D.;Wang, C.; Aurbach, D. J. Electroanal. Chem. 2004, 561, 1.  

    27. [27]

      (24) Itagaki, M.; Kobari, N.; Yotsuda, S.;Watanabe, K.; Kinoshita, S.; Ue, M. J. Power Sources 2004, 135, 255.  (24) Itagaki, M.; Kobari, N.; Yotsuda, S.;Watanabe, K.; Kinoshita, S.; Ue, M. J. Power Sources 2004, 135, 255.  

    28. [28]

      (25) Sun, X. G.; Dai, S. J. Power Sources 2010, 195, 4266.  (25) Sun, X. G.; Dai, S. J. Power Sources 2010, 195, 4266.  

    29. [29]

      (26) Diard, J. P.; Le rrec, B.; Montella, C. J. Electroanal. Chem. 2001, 499, 67.  (26) Diard, J. P.; Le rrec, B.; Montella, C. J. Electroanal. Chem. 2001, 499, 67.  

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  1290
  • 文章访问数:  3506
  • HTML全文浏览量:  67
文章相关
  • 发布日期:  2011-09-27
  • 收稿日期:  2011-05-04
  • 网络出版日期:  2011-08-15
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章