交流阻抗测试也称为电化学阻抗图谱，是以小振幅的正弦电位或电流作为扰动信号的一种电化学测试方法。在测试过程中，小振幅的正弦电位或电流的扰动信号和被测试体系的响应是线性相关的，通过所呈现的线性相关关系可以进一步分析被测试体系等效电路、动力学参数等。同时，小振幅的扰动信号不会对被测试体系造成较大影响，不妨碍体系继续进行其他的电化学测试。此外，采用不同频率的激励信号时，还能提供丰富的有关电极反应的机理信息。如电化学反应、表面膜以及电极过程动力学参数等。交流阻抗法主要是测量法拉第阻抗（Zf）及其与被测定物质的电化学性质之间的关系，通常用电桥法来测定。在进行层状富锂材料的交流阻抗测试时，通常将装配好的扣式电池固定在模具或夹具上，使用电化学工作站进行测试。测试的参数设置一般为：电压振幅为0.005 V，频率范围为10-2～105 Hz，模式为傅里叶变换（FT）。通过测试得到正极材料的阻抗参数和阻抗谱图，通过Z-VIEW软件对阻抗谱图进行拟合，从而获得电池的模拟等效电路和动力学参数。

寇建文［98］制备材料Li1.2Ni0.2-xCo2xMn0.6-xO2（x=0，0.01，0.02，0.03，0.04，0.05），根据钴掺杂量不同命名为Co-0，Co-1，Co-2，Co-3，Co-4，Co-5。图4-10所示为Co-0和Co-5的交流阻抗图谱［98］。将两种材料的电池分别充电至电压为3.35 V和3.85 V后进行交流阻抗测试。如图4-10所示，交流阻抗图谱可分为两部分，一部分呈半圆形状，属于高频区，对应于离子在界面表层中扩散产生的阻抗，半圆的直径代表电荷转移阻抗，直径越大，电荷转移阻抗越大；一部分呈斜线，属于低频区，其斜率称为Warburg阻抗，对应锂离子向主体材料扩散产生的阻抗，斜率越大，说明受到浓度扩散影响越小。

图4-10　材料Co-0和Co-5在不同极化程度和温度的交流阻抗图谱(www.daowen.com)

（a）Co-0在3.35 V；（b）Co-5在3.35 V；（c）Co-0在3.85 V；（d）Co-5在3.85 V

如图4-10所示，Co-5材料的半圆直径比Co-0材料的半圆直径小，即电荷转移电阻阻抗较小，这是微量钴掺杂的作用，与实验目的一致，也是微量钴掺杂改善本体材料低温性能的原因。图4-10（d）中插图为模拟等效电路图，其中Rs是溶液电阻，Rct是电荷转移电阻，电极界面电阻，Zw是瓦尔堡阻抗，与电极上锂离子的扩散相关。根据交流阻抗，计算了Co-0和Co-5材料在3.35 V和3.85 V两个电压下电荷转移电阻的大小，见表4-2。从表中可以明显看出，随温度降低电荷转移阻抗急剧升高，但是钴掺杂对此有缓解作用。这说明电荷转移电阻变大是低温性能差的主要原因，而钴掺杂对此有一定的抑制作用。

表4-2　材料Co-0和Co-5在不同温度下阻抗值的大小［98］