阻抗谱学代表了一个丰富而相互关联的科学领域。在这个领域中,阻抗谱应用于许多重要的研究方面,包括腐蚀与腐蚀的涂层控制,电化学动力学与机理,储能系统如电池、电容器和燃料电池,生物,生物细胞和生物医学系统等方面。虽然通常采用电子电路来解释阻抗谱,但是最好的方法是开发一个能够解释所研究系统的化学和物理性质的模型,对阻抗谱进行解析。本报告的目的在于系统介绍阻抗谱模型的开发方法,包括采用图形方法,建立阻抗谱模型,使用电子电路说明给定电化学系统的几何构型,以及使用相量表示法计算基于提出的反应机制和传质模型的法拉第阻抗。对数据进行初步的图形检查,包括使用传统的Nyquist和Bode图格式。由此,可以从Nyquist和Bode图中获取一些参数的估计值,诸如电容,欧姆电阻和极化电阻之类。基于对欧姆电阻的了解,可以进一步获得经过欧姆电阻校正的Bode图。根据获得的电容值,欧姆电阻校正的Bode图和Nyquist图的形状,就可以建立初步模型。如果在不同时间或不同的条件下获得了一组阻抗谱,那么则可以通过比例图的叠加确定这些差异是否是由于系统化学性质的变化,还是由于简单地参数改变,比如活化面积。通过与Kramers-Kronig关系的一致性评估,可以确定适合分析的频率范围。重复的测量可以确定误差的结构,对于实验数据的复原是有用的。我们研究团队开发的测量模型为评估阻抗数据的误差结构提供了一个有用的工具。可以使用图形方法获取参数。这一步是初步图解方法的延伸,但重点是阻抗谱的不存在自相矛盾的部分。可以使用复数电容的曲线图计算电容的有效值。针对明确定义的电池几何形状,可以对与几何效应相关的特征频率进行估计。阻抗谱模型解析或过程模型的建立分为两个阶段:电子电路建立和法拉第阻抗公式的推导。电子电路用于解析所研究电化学系统的几何形状。这些电子电路为基于所提出的反应化学建立的法拉第阻抗提供了一个框架。法拉第阻抗的模型可以用于提出的反应动力学。法拉第阻抗包括了传质,耦合反应,甚至均相反应等影响因素。过程模型可以回归拟合成为阻抗谱,并且与阻抗谱的Kramers-Kronig转换一致。单纯的回归拟合不但对参数的初始预测值不敏感,而且也提供不了回归参数的置信区间。因此,单纯算法回归拟合所获得的参数值,在统计意义上是不重要的,也没有价值。Levenberq-Marquardt回归算法可以提供置信区间,用于评估参数值的统计显着性。Levenberq-Marquardt回归的局限性在于它对初始的参数值非常敏感。一些回归拟合程序是通过单纯的算法首先获得初始的参数值,然后利用Levenberq-Marquardt算法计算最终值及其各自的置信区间。阻抗谱不是一项独立的技术,阻抗模型也不是唯一的。在本报告中,所确定的模型代表的是一个过程模型,旨在说明所研究系统假设的物理和化学特性。建立模型的目的不是追求一个很好的拟合结果,而是使用模型解释研究系统的物理意义。建立的模型应该能够解释、或至少与所获得的实验结果一致。建立的模型只是用来说明需要实验验证模型假设。这些理念将通过实例进行说明,包括具有CPE行为的钢阻抗谱,受异常扩散影响的锂离子电池阻抗谱以及具有几何效应电容的介电系统阻抗谱。