1. 引言

电化学阻抗谱（Electrochemical Impedance Spectroscopy, EIS）作为一项核心的电化学表征技术，能够无损地解析电池内部复杂的动力学过程，如锂离子迁移、电荷转移和固相扩散等。通过拟合EIS数据获得的电荷转移阻抗、SEI膜阻抗及扩散系数等关键参数，对于准确评估电池的健康状态（SOH）、循环寿命、失效机理及性能优劣具有不可替代的重要意义。因此，EIS数据的准确性直接决定了后续电池状态诊断与模型构建的可靠性。

目前，主流的EIS测试方法主要分为非原位（ex-situ） 与原位（in-situ） 两种，非原位测试将电池从测试设备中取出，在特定环境下用电化学工作站进行测量，容易因电池状态的弛豫（如开路电压漂移、温度变化）而引入额外误差。而原位测试则在电池持续的充放电循环或静置过程中进行实时监测，能更真实地反映电池在实际工作状态下的动态阻抗信息，得到真实的EIS数据。本文通过对比原位与非原位两种测试方法所获取的EIS数据，分析二者在表征电池电化学行为时存在的差异，进而论证何种方法在保证数据真实性、一致性方面具有更优的可靠性。

2. 测试方法

2.1 原位EIS

原位EIS主要体现在一体化测试架构：将充放电模块和EIS模块集成在统一平台上，共享相同的信号采集系统和控制单元。这种架构确保了电流/电压测量的基准一致性，消除了设备间系统误差。在充放电过程中直接进行阻抗测量，实现了真正意义上的"在线"监测。

采用元能科技自研的ERT高精度电池测试系统（如图1（a）所示），该设备集成了充放电和电化学工作站的功能，可对电池进行充放电测试、EIS测试和CV测试等。本次实验用100mAh的软包电池在恒温箱里进行0.2c恒流充电10min-静置10min-0.2c恒流放电10min-静置10min-EIS测试-循环5次，具体工步如图1（b）所示。由于电池性能较好，且只用小电流进行短时间的充放电，因此五次EIS的数据理论上会比较一致。

图1. 原位EIS测试设备（a）ERT（b）测试工步

2.2 非原位EIS

非原位EIS测试的核心问题在于测试过程的离散化和非连续性（如图2所示）。具体而言，这种模式需要研究人员在充放电设备完成特定测试后，手动将电池转移到专用EIS测试平台，操作繁琐且容易引入接触电阻误差和电池状态误差。本次实验用100mAh的软包电池在恒温箱里进行0.2c恒流充电10min-静置10min-0.2c恒流放电10min-静置10min，再将电池从充放电设备上面取下，将其夹在电化学工作站上进行EIS测试，重复五次以上操作。

图2. 非原位EIS的测试过程

3. 数据分析

图3. 循环EIS图谱：（a）原位（b）非原位

通过对同一个型号电池分别进行原位与非原位EIS测试，从循环EIS数据分析发现，原位EIS测试得到的EIS曲线高度重合，拟合得到的欧姆阻抗（Rs）和电荷转移阻抗（Rct）数值波动小，cov≤1%，表现出优异的重复性；而非原位测试的EIS曲线则呈现明显分散性，Rs和Rct值存在差异，这反映了频繁拆卸电池会导致接触电阻不一致，且电池状态弛豫会引入系统误差。实验结果表明，原位EIS测试通过避免人为操作干扰，能够提供更可靠、更精准的阻抗数据，提升数据的可比性和分析价值。

表1. 原位和非原位EIS拟合得到的Rs&Rct

根据原位和非原位EIS的测试结果，我们可以得到两种方法的差异对比，如下表所示：

表2. 原位和非原位EIS的差异对比表

4. 小结

本研究通过实验对比分析发现原位EIS测试方法能够提供更为准确、可靠的阻抗数据。由于其能够在电池实际工作状态下进行实时监测，有效避免了非原位测试中因电池转移、环境变化及人工操作引入的额外误差，从而更真实地反映了电池内部的电化学动力学过程。因此，采用原位EIS获得的阻抗数据，方能为电池的健康状态评估、失效机制解析、模型参数拟合及寿命预测等深度分析提供坚实且有效的依据，提升研究成果的科学性与可靠性。