EIS 簡介 (III)
什麼是電化學阻抗譜 EIS?
EIS 測量設定
圖 9 為 EC-Lab 的 EIS 設定視窗
圖 9：EC-Lab® 的 EIS 測量設定畫面
單正弦波與多正弦波
若需要在低頻率時進行 EIS 測量(f < 1 Hz)，使用多正弦波能有效減少測量時間 多正弦波的刺激波形非單頻率，而是多個正弦波的組合 直流電位與直流電流
如先前的圖 1 和圖 2 所示：
EIS 可在既定穩定狀態或 DC 電位/電流下進行，其值取決於需要進行的實驗類型
大部分 EIS 測量是由開路電壓 (Open Circuit Voltage, OCV) 開始進行，
但也可在特定反應發生的既定電壓下/特定條件下進行測量，
以電池學研究來說，EIS 測量可適用於不同電壓，以對應不同的 SoC/放電電流
但在此情況下，則必須使用 NSD 指示器以避免實驗過程中反應變化過大
EIS 頻率範圍
一項實驗的頻率範圍取決於實驗系統需求
以高頻率來說：通常為 1~10 kHz（可依實驗需求更改），可用於測量串聯電阻
高阻抗實驗通常適用較高頻率；
低阻抗實驗則會發生感應反應，故有必要在擬和阻抗數據時考慮到這點
EIS 振幅值調整
若實驗過程中產生大量非線性響應，則說明振幅調整值過大
但若產生的數據和測量噪聲一樣/較不重要，其振幅調整值將會被視為過小
可使用信躁比指示器 (Noise to Signal Ratio, NSR) 先知道小電位輸入值，但無法判別小電流輸入值的確切構造
該如何解釋 EIS 測量數據
EIS 是步級法、伏安法等直流測量技術的補充技術，
其有助於定義電化學接口處發生的電化學反應過程及電偽影（例如：電感應反應）
EIS 可在多個頻率中執行，測量範圍極廣：約從 1 MHz~10 μHz，對應時域分析為 sub-μs 和 300 小時左右
EIS 數據定義範圍與 DC 時間解析技術相比較廣，
後者的採集速率約 100 μs，亦受類比斜坡影響降低採集速率
等效電路實驗
常見方法為以電氣元素（如：電阻器、電容器、電感應器、恆定相位等）
和電化學元素（如：半無限擴散、受限擴散、邊界擴散）建立電化學等效電路 (Electrical Equivalent Circuit, EEC)
可使用擬合工具找到最接近類比阻抗數據、實驗阻抗數據的參數值
圖 10 的 ZSim、圖 11 的 ZFit 為 BioLogic EC-Lab®中用於控制恆電位儀分析界面的類比、擬合工具
想了解更多有關 ZFit 的細節可參考以下 BioLogic 教育影片：「ZFit (impedance fitting) tutorials for potentiostats and battery cyclers」
圖 10：EC-Lab®的 ZSim 阻抗類比工具設定畫面
圖 11：EC-Lab®的 ZFit 阻抗擬和工具設定畫面
電化學要素與其代表的實驗過程
此外，建立等效電路的最佳起始點為：增加對各種類的電化學實驗，和其對應實驗過程的了解
BioLogic EC-Lab®軟體內提供全面的實驗分析功能，方便使用內建程式、表格建立與編輯等效電路（如下圖 12n 所示）
BioLogic 的官網上有一系列教程可供參考，也可在相關應用筆記的找到實驗應用的更多資訊
圖 12：EC-Lab®的等效電路設定畫面
資料來源：BioLogic Learning Center – What is Electrochemical ImpedanceSpectroscopy (EIS)?
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