电池测试技术揭秘：循回伏安法(CV)深度解析
在锂离子电池的世界里，循环伏安法(CV)无疑是电化学研究中不可或缺的工具。这种方法犹如探索电池内部化学反应的精密罗盘，通过施加线性变化的电压（恒定斜率），我们可以在±3至±5伏的电位区间内，细致观察电极反应的动态过程。
在CV测试中，起始扫描电位E以Ei减去时间t乘以扫描速率v为公式界定，这就像电极反应的启动信号。反向扫描则以Ei加上v't的形式进行，通过Nernst方程的巧妙结合，我们得以解构出描述粒子流量的数学模型。当电压接近电极反应的可逆电位，电流会经历一个显著的变化阶段，随着反应物的消耗，电流会在某个有限值处稳定下来，揭示了扩散与电极表面速率的交互作用。
峰电流ip，电子交换数n，法拉第常数F，以及反应物扩散系数D等参数，通过峰电流与CV曲线的关系，为我们揭示了电极过程的定性和定量信息。尤其在可逆反应中，峰电位差与扫描速率无关，呈现对称的电流峰，这是扩散控制的显著标志。而对于非可逆过程，峰电位会随扫描速度变化而移动，显示出反应的非线性特性。
线性扫描伏安法(LSV)，作为CV的变种，主要用于电极反应可逆性的判断，通过省略回扫步骤，提供更为简洁的测试。LSV是电化学表征的核心技术，峰电位Ep在可逆反应中独立于扫描速度，但在非可逆反应中则会显示明显的速度依赖性。
在实际操作中，对扣式或软包锂离子电池的CV测试，需通过电化学工作站进行，精确设置初始电位、扫描范围等参数，观察电极材料在充放电循环中的氧化还原反应动态。例如，对改性镍钴锰三元正极材料，CV曲线的稳定性体现在首圈之后的多次循环中，峰电流位置揭示了核心电化学过程；而对于硫化钼负极材料，首圈的CV曲线则揭示了锂离子插入与脱出的复杂过程，后续循环的变化则揭示了材料的相转变。
CV测试不仅能分析氧化还原反应，还能深入研究锂离子扩散系数和赝电容效应。如图2所示，不同扫描速度下的氧化钼复合隔膜电池，通过峰值电流与扫描速度的关系，定量评估了电池动力学性能。而赝电容效应的贡献率，如图2（c）所示，对于高电流密度下的快速电荷存储和容量提升至关重要。
通过循回伏安法(CV)，电池工程师得以揭示电池的微观行为，优化电池性能，推动锂离子电池技术的革新。每一个数据点和曲线变化，都为我们揭示了电池性能的潜在秘密。