电化学阻抗谱（电化学阻抗谱（EIS）测量系统设计）测量系统设计
电路功能与优势 图 1 所示的电路是电化学阻抗 谱（EIS）测量 系统，用于表征锂离子（Li-Ion）和其他类型
的电池 。EIS 是一种用于检测电化学系统内部发生的过程的安全扰动技术。该系统测量电池在一定频率范围内
的阻抗 。这些数据可以确定电池的运行状态（SOH）和充电状态（SOC）。该系统采用超低功耗模拟前端
（AFE ），旨在激励和测量电池的电流 、电压或阻抗响应。 老化会导致电池性能下降和电池化学成分发生
不可逆变化。阻抗随容量的下降而呈线性增加。使用 EIS 监视电池阻抗的增加可以确定 SOH 以及电池是否需要
更换，从而减少系统停机时间和维护成本。 电池需要激励电流，而不是电压，而且
电路功能与优势
图 1 所示的电路是电化学阻抗 谱（EIS）测量 系统，用于表征锂离子（Li-Ion）和其他类型的电池 。EIS 是一种用于检测
电化学系统内部发生的过程的安全扰动技术。该系统测量电池在一定频率范围内的阻抗 。这些数据可以确定电池的运行状态
（SOH）和充电状态（SOC）。该系统采用超低功耗模拟前端（AFE ），旨在激励和测量电池的电流 、电压或阻抗响应。
老化会导致电池性能下降和电池化学成分发生不可逆变化。阻抗随容量的下降而呈线性增加。使用 EIS 监视电池阻抗的
增加可以确定 SOH 以及电池是否需要更换，从而减少系统停机时间和维护成本。
电池需要激励电流，而不是电压，而且阻抗值在毫欧姆范围内很小。该系统包括向电池注入电流的必要电路，并允许校准
和检测电池中的小阻抗。
图 1. 简化电路功能框图
电路描述
电池 EIS 理论
电池是非线性系统；因此，检测电池 I-V 曲线的一个小样本，使系统呈现伪线性行为。在伪线性系统中，正弦输入产生的
正弦输出频率完全相同，但相位和振幅发生了偏移。在 EIS 中，向电池应用交流激励信号以获得数据。
EIS 中的信息常用奈奎斯特图表示，但也可以使用波特图显示（本电路笔记侧重常见格式）。在奈奎斯特图中，使用阻抗
的负虚分量（y 轴）与阻抗的实分量（x 轴）作图。奈奎斯特图的不同区域对应于电池中发生的各种化学和物理过程（见图
2）。
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