电化学转移阻抗在材料开发及性能优化中的应用

锂离子电池以其能量密度高、循环性能好、无记忆效应、温度窗口宽等优异的特性，目前已大规模应用于3C类通讯工具、EV类出行工具等领域，市场份额快速提升。二次锂电池主要采用Li+在含锂金属氧化物的正极材料(钴酸锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂、磷酸亚铁锂)与层状结构的石墨类负极材料之间往复穿梭来进行能量的存储与转换的，在穿梭过程中，Li+需要经过正极本体-电解液之间的固体电解质界面膜CEI、负极-电解液之间的固体电解质界面膜SEI，这两种界面膜对电池的电化学性能具有重要的影响，尤其是负极-电解液之间的SEI膜，对电池的低温充放电性能、快充性能及安全性能(析锂)具有决定性的作用，通常，CEI与SEI采用电化学阻抗谱的表征手段，测量Li+经过CEI/SEI膜时的电化学转移阻抗Rct。因此，在材料开发中，应通过材料选型、结构设计、工艺优化等策略来合成SEI膜Rct较小的负极材料。

目前，一般是测量全电池或纽扣电池的电化学转移阻抗来间接表征正负极材料或极片体系的阻抗，采用这两种方式表征材料的阻抗大小，实际上测量的是两种相界面阻抗，而不是单一的固体电解质界面阻抗，无法准确表征材料的脱嵌锂阻抗，而采用“对称电池”来表征材料的阻抗，就可以克服上述问题(原理图如下所示)。所谓对称电池，就是该电池的两个电极是完全一样的，采用电化学阻抗谱测量的对称电池阻抗，实际上就是被测材料与电解液之间的一种界面阻抗，有效克服了上述采用全电池或纽扣电池测量阻抗所遇到的难题，能够有效指导材料开发及性能优化。

锦美公司采用对称电池为电化学转移阻抗Rct测量载体，通过材料选型、设计优化所合成的负极材料DS-1系列产品，具有电化学转移阻抗小，动力学性能好等，目前已通过国内外主流电芯厂家的性能验证，正在导入量产中。同时，采用该方法优化的DP-H系列产品，嵌锂阻抗得到进一步降低，较好解决了客户所面临的阻抗较大的难题。