EIS 簡介 (II)
什麼是電化學阻抗譜 EIS?
EIS 的主要實驗條件－線性關係與穩定度
綜上所述，執行 EIS 量測時，應在線性時不變系統執行阻抗量測
阻抗量測的主要條件為線性關係與穩定度
線性關係對 EIS 的重要性
一般來說，電化學系統為非線性關係，
可在系統內輸入極小振幅以達到線性關係（如下方附圖 6 所示）
若只考慮穩定狀態曲線的一小部分的話，非線性關係也可被視為線性關係
圖 6：非線性穩定狀態曲線
E vs I = 藍色；切線 = 橘色
透過輸入極小振幅，研究數據點附近的部分曲線可以切線找到相近數據
有許多方法可檢測振幅大小
（例如：Lissajous、Kramers-Kronig、擬和 Voigt 電路）
最有效量化數據的方法為：總諧波失真 (Total Harmonic Distortion, THD)
透過輸出非線性響應產生的諧波振幅，並以百分比表示輸入每頻率信號的非線性量值
圖 7 為兩個阻抗圖與其相應的 THD，
THD 為頻率的函數，用於產出數據的振幅（橘色）略大於原先振幅，
因此通常會以 5 %作為區分線性 & 非線性的閥值
圖 7：左圖－兩個不同振幅的 Butler-Volmer 系統（以此證明系統為非線性關係）
右圖－與振幅相應的 THD
THD 在低頻率時較高，意指非線性關係變化幅度取決於頻率大小
穩定度對 EIS 的重要性
意指在 EIS 實驗期間，檢測品響應並不會產生隨時間變化之參數
即代表著以下兩點要素：
- 系統響應並不是短暫狀態，而是穩定狀態
- 系統本身並沒有隨時間變化之參數
不穩定失真 (Non-Stationary Distortion, NSD)
是一個方便檢查實驗穩定系的指標
和 THD 相同原理：即運用反應過程的頻率振幅檢查各數值，取決於信號的頻率、實驗對極化 DC 的響應反應
請期待未來待更新的學習文檔：EIS 測量與恆電位儀，會講述更多有關 THD & NSD & NSR 的資訊
NSD 可用於確認閥值頻率，高於閥值頻率的數據即為有效數據
以下圖 8 來說，該數據採用 18640 LFP 商用電池的數據，顯示在兩個不同放電電流下的兩次阻抗測量結果
電流的影響較容易在低頻率的 Nyquist 圖上觀察到，
但通常在 0.1 Hz 左右的 NSD 顯示器中會較精準
高於此頻率的數據不依賴放電電流，因此被認定為有效數據
圖 8:左側－Nyquist 阻抗圖；右側－NSD 對應圖
兩種放電電流：-20 mA (藍色)、-25 mA (紅色)，調整幅度為 10 mA
頻率範圍：100 kHz ～ 10 mHz
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