电化学阻抗谱（Electrochemical Impedance Spectroscopy, EIS）测试就像给电池做一次精密的"心电图"，它能无损地"看清"电池内部的健康状况，对于研发和生产都至关重要，并逐渐成为电池研究与检测的关键手段。

EIS测量原理与动态EIS测量

■ EIS测量原理

电化学阻抗谱，是在电池上施加一个幅值很小的交流电信号，并在宽频率范围内扫描其响应。通过对电压、电流信号的幅值和相位差进行分析，可以得到阻抗随频率变化的曲线。在不同频率下，电池内部的电化学过程对交流信号的响应不同：

· 高频 ≈ 溶液/串联电 Rs

电解液、电极接触、电池整体的串联电阻。

· 中高频 ≈ 电荷转移电阻 Rct

电极发生电荷转移反应时的动力学阻力。

面反应活性

SEI的稳定性和厚度

电池的健康状态

· 低频 ≈ Warburg 扩散阻抗

离子在电极内部和电解液中的扩散速度。

锂离子在电极活性颗粒中的扩散速率（固态扩散系数）

电解液中离子迁移限制

电极孔隙结构与传质通道特性

■ 动态EIS测量

动态EIS：在电池充放电、脉冲放电、SOC变化等非稳态条件测量电芯多频率下的阻抗传统EIS测量的是静态阻抗，无法反映电池在工作状态下的实际动态响应。而电池在充放电过程中，电荷转移阻抗、扩散阻抗、SEI阻抗会随SOC、温度和电流瞬时变化，这些信息对于快速充电安全性、寿命预测和实时健康监测非常关键。

EIS在电池产业中的应用

01 研发阶段

· 材料/电极配方筛选，SEI 成膜/电解液配方优化。

· 倍率/快充机理研究，老化机理与寿命预测。

【化学阻抗分析仪IM3590】

1.专业阻抗分析仪

2.能够应用于电芯，材料等广泛阻抗分析

3.内置等效电路分析

02生产阶段

· 进料/材料来料检验，对比 Rs / 小频点 Rct，提高模组电芯一致性。

· 制程监控，制程偏差导致电极孔隙、接触不良，反映在中低/高频阻抗变化。

· 化成/分容阶段监控，化成期间跟踪 SEI 形成。

· 末检/下线筛查，完整频谱 + ECM/DRT 拟合。或者选取若干关键频点做快速测量。

· 在线 / 车载 诊断（BMS 级）基于嵌入式脉冲/交流技术估计电池 SOH 或检测异常。

【电池阻抗测试仪 BT4560】

1.专业面向电池行业研发的EIS仪器

2.对于动力电池等内阻较小电芯，电阻测量精度高于传统EIS电化学工作站

3.适配自动化产线，测量速度快，性价比高

03动态EIS测量

· 检测锂金属析出

· 过热、局部衰退等早期故障提供动态参数

· 用于SOC/SOH在线估算和BMS集成

【EIS分析系统CN011】

1.能够在电池充放电中进行测量，分析电池动态阻抗特性

2.软件自带等效电路分析，DRT分析

3.能够直接测量1000V以内的模组PACK

4.高精度可溯源，经过计量院检测，提供计量报告

5.支持弛豫时间分布(DRT)分析

EIS应用案例

01测量电芯EIS

使用BT4560测量电芯EIS，使用等效电路分析，同时结合电池质量、体积、表面温度、电压等参数，使用成分分析（PCA）与自组织映射（SOM）算法对电池进行分类。

在 NEDC 和 UDDS 工况下测试 SOC 一致性。结果显示，Group1、Group2 的 SOC 标准差（如 NEDC 工况下均值分别为 0.0058、0.0026）远低于 Group 3（0.0356），证明该多参数分选方法能显著提升电池组一致性，为电池分选提供有效方案。

Group1，2为结合EIS分析结果挑选的电芯，Group3为传统方式挑选的电芯。

引用文献：Xia B Z, Yang Y D, Zhou J, et al. Using Self Organizing Maps to Achieve Lithium-Ion Battery Cells Multi-Parameter Sorting Based on Principle Components Analysis[EB/OL].

https://www.mdpi.com/1996-1073/12/15/2980

02判断电芯浸润程度

通过测量不同浸润时间下电池EIS，判断内部电解液浸润程度，改善化成分容工艺。

不同浸润时间下，电池EIS频谱图有明显差异，可以通过EIS差异，判断最佳的电解液配方和浸润时间。

03动态EIS测量

提取了四个内阻变化指标，包括RNorm的增加、dR/dt曲线的峰值、最小RNorm差异和最小dR/dt差异。

在发生锂枝晶沉积的电池中，EIS谱图在充电后初期出现明显收缩，随后逐渐恢复。

DRT谱图显示，锂枝晶沉积会导致固态电解质界面（SEI）和电荷转移过程的峰位右移和强度减弱，表明这些电化学过程受到影响。

日置提供的在线软件能利用既定模型解析电池阻抗数据的等效回路。擅长解析Li-lon电池，特别是数十mΩ的阻抗数据。可将数个阻抗数据同时绘制在Nyquist (Cole-Cole)或Bode plot上。点击前往

引用文献：Koseoglou, M., Vassiliadis, V., & Stambouli, V. (2021). Lithium plating detection using dynamic electrochemical impedance spectroscopy in lithium-ion batteries.

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0378775321010107