【Gamry】混合模式電化學阻抗譜（Hybrid EIS）測量的使用
混合模式電化學阻抗譜（Hybrid EIS）測量的使用
引言
混合模式電化學阻抗譜（Hybrid EIS）本質上是一種恒電流模式的阻抗譜技術，可用於阻抗隨頻率有顯著變化的樣品。 與標準的恒電流阻抗譜相比，它的優勢在於隨著阻抗在每個頻率點的變化，可以及時調整擾動電流的大小。 特別適用於能量存放設備，如電池和超級電容器，這類樣品具有低阻抗的特點，讓研究人員很難確定合適的交流擾動電流。
在Gamry Framework軟體中如何實現
混合模式電化學阻抗譜（Hybrid EIS）在Gamry Framework軟體中的標準方法介面，以及Sequence Wizard介面均可以實現。
圖1：混合模式電化學阻抗譜Hybrid EIS參數設置介面
與大多數阻抗實驗一樣，前面的參數是實驗的頻率範圍、初始和最終頻率，採樣的頻率點密度，即頻率的每個數量級採樣點數。 接下來，我們需要確定交流擾動信號的幅度，單位為 mV，但這是一個恒電流實驗，因此軟體將會計算所需的交流電流。 在初始頻率下，軟體根據輸入的預估阻抗值（Estimated Z）計算交流電流。 下一個參數DC current是直流電流，如果需要保持電池當前的充電狀態，通常將其設置為0。 最後，有3種測試速度可以選擇， “Fast”選項用於對樣品阻抗譜進行初步、快速評估; “Normal”是大多數人的選擇; “Low Noise”用於測量小信號（電流或電壓），需要更長的時間才能完成實驗。
可能出現的提示資訊
當施加的電流信號可能過小或過大時，該軟體有一些內部限制，可以為使用者提供指導。 可能彈出的提示資訊之一如圖 2 所示：
圖2：當信號太小時出現的提示資訊
圖 3 顯示的提示資訊是如果設置的電流對於您正在使用的電化學工作站來說太大的情況下出現的。 請記住，這是理論得出的電流，因此您可以修改設置參數。 降低交流電壓幅度，降低初始頻率，或重新檢查預估阻抗（Estimated Z）。 對於Estimated Z的一般性建議是紐扣電池輸入 1 歐姆，柱狀電池和更大的電池輸入 0.1 歐姆。
圖3：當計算得到的電流值過大時出現的提示資訊
恒電位（Potentiostatic EIS）與混合模式電化學阻抗譜（Hybrid EIS）的對比
用松下18650電池進行Hybrid EIS 和Potentiostatic EIS 實驗，做對比研究。 在類似條件下記錄電池阻抗譜。 圖 3 是Hybrid EIS實驗曲線，圖 4 是Potentiostatic EIS實驗曲線。
圖 3： Hybrid EIS實驗Bode圖
圖 4 :Potentiostatic EIS實驗Bode圖
圖5：兩次實驗重疊的Nyquist圖
圖5顯示的兩次實驗重疊Nyquist圖，兩次的曲線相差很小。
結論
Hybrid EIS 對於難以執行Potentiostatic EIS測試的樣品是有用的替代方案。 文中介紹了相關的實驗參數和一些限制條件，以及18650電池的對比測試曲線，結果顯示兩種方法之間差異很小。
