电化学工作站测试超级电容器
超级电容器电化学测试方法_图文
循环伏安法的典型激发信号 三角波电位，转换电位为E1V和E2V
循环伏安法一般用于研究电极过程，它是一个十分有用的方 法。它能迅速提供电活性物质电极反应的可逆性，化学反应 历程，电活性物质的吸附以及电极有效表面积的计算等许多 信息。
＊扫描速度增加时为何电容值下降？ 化学 – 离子的吸附脱附和表面活性面积的减少 物理 –膨胀和收缩
(a)实际循环伏安曲线RC较大(b)理想循环伏安曲线RC较小
考虑到过渡时间RC的电极材料比容量可用
＊在电容器电容不变的情况下，电流随着扫描 速度增大而成比例增大，过渡时间RC却不随 扫描速度发生变化，所以当以比容量为纵坐标 单位时，扫描速度越快曲线偏离矩形就越远。
对双电层电容器，CV曲线越接近矩形，说明电容性能越理想
曲线关于零电流基线基本对称，说明材料在充放电过程中所发 生的氧化还原过程基本可逆。
当扫描电位方向改变时，电流表现出了快速响应特征，说明 电极在充放电过程中动力学可逆性良好。
由于界面可能会发生氧化还原反应，实际电容器的CV图总是会 略微偏离矩形。对于赝电容型电容器，从循环伏安图中所表现出的 氧化还原峰的位置，我们可以判断体系中发生了哪些氧化还原反应
超级电容器电化学测试方法_图文.ppt
超级电容器的主要技术指标有比容量、 充放电速率、循环寿命等。
实验采用CHI760电化学工作站（包括循环伏 安法、恒电流电位法等），考察不同方法处理 后电极的电化学性能。
1.电化学体系三电极介绍
电化学体系借助于电极实现电能的输入或输出，电极是实施电 极反应的场所。
超级电容器的三种测试办法详解修订稿
超级电容器的三种测试办法详解集团文件发布号：（9816-UATWW-MWUB-WUNN-INNUL-DQQTY-超级电容器电极材料性能测试的三种常用电化学方法，欢迎大家一起交流★★★★★★★★★★关于超级电容器电极材料性能测试常用的三种电化学手段，大家一起交流交流自己的经验。
我先说说自己的蠢蠢的不成熟的经验。
不正确或者不妥的地方欢迎大家指正批评，共同交流。
希望大家都把自己的小经验，测试过程中遇到的问题后面如何解决的写出来，共同学习才能共同进步。
也希望大家可以真正的做到利用电化学板块解决自己遇到的电化学问题。
循环伏安cyclicvoltammetry(CV)由CV曲线，可以直观的知道大致一下三个方面的信息Voltagewindow（水系电解液的电位窗口大致在1V左右，有机电解液的电位窗口会在2.5V 左右）关于很多虫虫问，电位窗口应该从具体的哪个电位到哪个电位，这个应该和你的参比电极和测试体系有关。
工作站所测试的电位都应该是相对于参比电极的，所以不要纠结于为什么别人的是0-1V，而你测试的是-0.5-0.5V，这个与参比电极的本身电位（相对于氢标的电位）以及测试的体系本身有很大关系。
Specificcapacitance（比电容，这个是超级电容器重要的参数之一，可以利用三种测试手段来计算，我一般都是利用恒电流充放电曲线来计算）Cyclelife（超级电容器电极材料好坏的另一个比较重要的参数，因为一个很棒的电极材料应该是要做到既要有比较高的比电容又要有比较好的循环稳定性）测试的时候比较重要的测试参数：扫描速度和电位扫描范围。
电位的扫描范围，一般会在一个比较宽的范围扫描一次然后选择电容性能还比较好的区间再进行线性扫描，扫描速度会影响比电容，相同的电极材料相同测试体系扫速越大计算出的比电容会越小。
恒电流充放电galvanostatic?charge–discharge(GCD)由GCD测试曲线，一般可以得到以下几方面的信息：thechangeofspecificcapacitance（比电容的变化可以从有限多次的恒电流充放电中体现，直观的就是每次充放电曲线的放电时间的变化）degreeofreversibility(由充放电曲线的对称也可以中看出电极材料充放电的可逆性) Cyclelife（循环寿命，换句话也就是随着充放电次数的增多，电极材料比电容的保持率）恒电流充放电测试过程中比较重要的测试参数有电流密度，还有充放电反转的电位值。
测量超级电容器循环寿命
超级电容器循环寿命测量超级电容器的循环寿命与众多因素有关，如：电极特性、溶液特性、工作温度、充放电电流、最高充电电压、封装因素、工艺因素等。
用RST5000系列电化学工作站中的“恒流限压快速循环充放电”方法可对超级电容器进行测量，可获得电容量、等效串阻、充放电周期等参数。
如对超级电容器进行长时间测量，则可评估超级电容器的循环寿命。
1. 采集实验数据1.1设定参数主要参数有：充电电流、充电限制电压、放电电流、放电限制电压、采样周期、循环圈数、电压量程。
充电电流及放电电流，应依据超级电容器的额定工作电流设置。
依充放电原理，最大充电电流= 充电限制电压/（2 * 等效串联电阻）在实际应用中，充电电流< 充电限制电压/（4 * 等效串联电阻）否则，充电期太短，甚至充电过程一晃而过。
放电电流可与充电电流相等。
对于二电极体系，充电限制电压不应超过超级电容器的额定工作电压，放电电压可为零。
对于三电极体系，超级电容器工作电极上的电位是相对参比电极电位而言的，因此，应根据该材料对参比电位的特性来设置电位，这种情况下，有可能出现负值，这是正常的。
采样周期可根据经验来设定，也可先测几个循环试试，一般而言，只要每个循环周期包含100个到500个样点就可以了，采样周期≈循环周期/200。
为便于观察，可将采样周期设成某些易读值：如0.1S、1S、2S、10S等。
过多的样点会使存储文件过大，开图变慢。
循环圈数可根据需要设定。
在实验过程中可随时停止。
停止前的曲线数据都有效。
电压量程应大于充电限制电压。
本方法有自动数据备份功能，在菜单<系统设置—自动备份设置>中可设置备份间隔，默认60秒，一般无需调整。
勾选<启用自动备份>，表明已启用自动备份功能。
一旦停过电，可重启电脑、重启软件，这时不要运行新实验，打开菜单<文件—恢复上次实验的自动备份数据>进行数据恢复操作。
数据恢复后，在屏幕上可看到停电前已备份的数据曲线。
用电化学工作站测试超级电容器
用电化学工作站测试超级电容器郑州世瑞思仪器科技有限公司RST5200E电化学工作站提供了许多适合于超级电容器研究的电化学测试方法，如：“恒流限压快速循环充放电”、“微分电容-频率”、“线性扫描循环伏安法“交流阻抗谱”等，可对超级电容器进行深入的研究。
以前，人们大多用“电池循环充放电仪”对超级电容器进行充放电研究。
随着超级电容器应用领域的不断扩展，特别是对快速充放电要求的提高，使得用电池测试仪器研究超级电容器显得力不从心。
对超级电容器实施快速循环充放电，需要设立一个限压换流模块，属于反馈控制。
就是当采集单元检测到超级电容器两端的电压超越限定值后，立即通知驱动单元改变电流方向。
限压换流的过程必须快速，否则就控制不住了。
在 RST5200E 电化学工作站中，限压换流功能由硬件实现，从而确保该反馈控制过程小于1mS。
下表列出了一些电化学测试仪器的指标：下面对RST5200E 电化学工作站中的“恒流限压快速循环充放电”方法进行简单介绍。
1. 超级电容器的连接工作电极引线夹（绿蓝）接超级电容器正极。
参比电极引线夹（白黄）接超级电容器负极；辅助电极引线夹（红）接超级电容器负极。
运行中，请勿断开超级电容器。
2 .软件功能2.1 界面布局左上部为文本框，用于显示运行参数和测量数据。
左下部为操作面板，用于接受操作者的选择。
右边为图形框，用于显示被选中的循环，这些循环属于该曲线的一部分。
2.2 定位显示本方法将测量获得的曲线以充放电循环作为单元显示于图形框中。
通过操作面板，可调整显示参数：起始循环、循环数量。
2.3 数据计算软件自动对显示于图形框中的循环进行统计计算，其结果显示于文本框中，有：充电电量、放电电量、充电能量、放电能量、电容量、等效串联电阻等。
2.4 删除多余的循环在菜单<数据处理>中，设有三个子菜单。
2.4.1 <删除最初一个循环>：通常，由于电容器测试前的初始储能状态不确定，使得第一个循环的充放电不完整，通过该菜单可以删除这个循环。
超级电容器测试系统
超级电容器测试测试所需工具：精度天平（0.01 mg）、超声波清洗器、烘箱、热台、玻璃板、玻璃棒、切片机（压片机）、两电极模具（三电极测试电解池）、电化学工作站。
超级电容器的结构:超级电容器一般是由电极材料、隔膜和电解液组成。
对于电极材料来说，因活性炭、石墨烯、碳纳米管等碳材料具有导电性能好、对电解质化学惰性、比表面积大等优点，在电容器中得到了广泛的应用。
电极材料一般又由活性材料、导电剂、粘结剂和集流体构成。
碳材料一般作为活性物质，导电剂对极片的容量有较大影响，这主要是因为导电剂种类和含量影响电极电阻，而内阻的大小又影响充放电过程的进行程度，进而影响容量。
为了增加电极的强度，防止循环过程中活性物质的脱落、变形，必须在其中加入粘结剂。
集流体主要用于负载电极活性物质，连接外引出电极的导电结构部分，完成电子收集功能。
常用的电解质主要分为液态电解质和固态电解质。
液态电解质包括水溶液和非水溶液体系；固态电解质分为有机类和无机类。
隔膜的作用是有效隔离超级电容器的两个电极，避免电极接触引起的短路。
超级电容器性能指标：超级电容器的性能指标主要有：容量、内阻、漏电流、能量功率密度、循环寿命等。
容量：电容器在一定的重量或者体积范围内存储的容量，单位为F。
一般可以通过电压-电流感应曲线（CV）、恒流充放电等测试计算得出。
内阻：又称为等效串联电阻，分为直流内阻和交流内阻，一般会测试超级电容器的阻抗谱（Nyquist plot 或者Bode plot）。
漏电流：在恒定电压下，一定时间后测得的电流。
能量功率密度：通过电压-电流感应曲线（CV）、恒流充放电等测试计算得出。
循环寿命：超级电容器经过完整恒流充放电而保持一定性能的次数。
通过数万次的恒流充放电等测试得出。
活性材料测试超级电容器性能过程：1.对于制备的粉末电极活性材料在测试时，是按照活性材料、导电碳粉、PTFE粘结剂的重量比85:10:5混合，加入5 mL乙醇超声分散半小时使得材料混合均匀。
超级电容器材料电化学电容特性测试
华南师范大学实验报告学生姓名学号专业年级、班级课程名称电化学实验____________实验项目超级电容器材料电化学电容特性测试_实验类型✉验证✉设计✉综合实验时间实验指导老师实验评分 __________________________________一、实验目的1、了解超级电容器的原理；2、了解超级电容器的比电容的测试原理及方法；3、了解超级电容器双电层储能机理的特点；4、掌握超级电容器电极材料的制备方法；5、掌握利用循环伏安法及恒流充放电的测定材料比电容的测试方法。
二、实验原理1、超级电容器的原理超级电容器是由两个电极插入电解质中构成。
超级电容与电解电容相比,具有非常高的功率密度和实质的能量密度。
尽管超级电容器储存电荷的能力比普通电容器高,但是超级电容与电解电容或者电池的结构非常相似。
图1 超级电容器的结构图从图中可看出,超级电容器与电解电容或者电池的结构非常相似,主要差别是用到的电极材料不一样。
在超级电容器里,电极基于碳材料技术,可提供非常大的表面面积。
表面面积大且电荷间隔很小,使超级电容器具有很高的能量密度。
大多数超级电容器的容量用法拉(F)标定,通常在1F到5,000F之间。
(1) 双电层超级电容器的工作原理双电层电容是在电极/溶液界面通过电子或离子的定向排列造成电荷的对峙所产生的。
对一个电极/溶液体系,会在电子导电的电极和离子导电的电解质溶液界面上形成双电层。
当在两个电极上施加电场后,溶液中的阴、阳离子分别向正、负电极迁移,在电极表面形成双电层;撤消电场后,电极上的正负电荷与溶液中的相反电荷离子相吸引而使双电层稳定,在正负极间产生相对稳定的电位差。
这时对某一电极而言,会在一定距离内（分散层）产生与电极上的电荷等量的异性离子电荷,使其保持电中性;当将两极与外电路连通时,电极上的电荷迁移而在外电路中产生电流,溶液中的离子迁移到溶液中成电中性,这便是双电层电容的充放电原理。
根据双电层理论,双电层的微分电容约为20µF/cm2,采用具有很大比表面积的碳材料可获得较大的容量。
超级电容器测试标准
超级电容器测试标准超级电容器是一种新型的电子元件，具有高能量密度、高功率密度、长寿命、快速充放电等特点，广泛应用于电力系统、新能源汽车、轨道交通、电子设备等领域。
为了确保超级电容器的性能和可靠性，需要对其进行严格的测试。
本文将介绍超级电容器的测试标准及测试方法。
首先，超级电容器的测试标准应包括静态特性测试和动态特性测试两部分。
静态特性测试主要包括电容量测试、内阻测试、泄漏电流测试等。
电容量测试是指在一定的电压下测量超级电容器的储能能力，内阻测试是指测量超级电容器的内部电阻，泄漏电流测试是指测量超级电容器在放电状态下的泄漏电流。
动态特性测试主要包括循环寿命测试、高温寿命测试、快速充放电测试等。
循环寿命测试是指对超级电容器进行多次充放电循环，以评估其寿命特性，高温寿命测试是指将超级电容器置于高温环境下进行长时间测试，快速充放电测试是指对超级电容器进行快速充放电，以评估其快速响应能力。
其次，超级电容器的测试方法应符合国际标准和行业标准，如IEC 62391、IEC 62391-1、GB/T 20857等。
在进行测试时，应严格按照标准要求进行，确保测试结果的准确性和可靠性。
同时，还应注意测试设备的选择和校准，确保测试设备的精度和稳定性。
另外，超级电容器的测试应在专业的实验室或测试机构进行，确保测试环境的稳定性和可靠性。
在测试过程中，应严格按照测试流程进行，避免人为因素对测试结果的影响。
同时，还应对测试数据进行及时、准确的记录和分析，以便后续的数据处理和结果评估。
最后，超级电容器的测试结果应及时报告给相关部门和客户，以便他们对超级电容器的性能和可靠性进行评估和验证。
同时，还应对测试过程中发现的问题和不良现象进行分析和处理，以提高超级电容器的质量和可靠性。
总之，超级电容器的测试标准和测试方法对于保证其性能和可靠性至关重要。
只有严格按照标准要求进行测试，并确保测试环境的稳定性和可靠性，才能得到准确可靠的测试结果，为超级电容器的研发和应用提供有力的支持。
超级电容器实验室测试工艺
超级电容器实验室测试工艺工作电极的制作（合肥工业大学李学良老师)电化学超级电容器(Electrochemical Supercapacitors，缩写为ES），也叫电化学电容器（Electrochemical Capacitors），或简称为超级电容器（Supercapacitors or Ultracapacitors），是上世纪60、70年代率先在美国出现，并于80年代随着电动车行业的发展而迅速发展起来的一类新兴的储能器件［1］。
超级电容器的能量密度是传统电容器的几百倍，功率密度高出电池两个数量级，很好地弥补了电池功率低、大电流充放电性能差和传统电容器能量密度小的缺点.此外,超级电容器具有温度适应范围宽、循环寿命长（大于100000次）、充放电速度快(几毫秒）、循环效率高（大于99 %）、无污染等优良特性，因此，超级电容器有望成为本世纪新型的绿色能源[2]。
一、实验步骤1）极片制备称取活性碳粉末,与乙炔黑、PTFE按质量比80：10:10混合均匀,加入一定量无水乙醇，搅拌至膏状浆料，于90 ℃下干燥至半干状态.采用辊压法，以不锈钢网作为集流体，将其压成10 mm×10 mm的电极片,于120 ℃下干燥至恒重，即制得本研究所需的电极极片.未压片之前在电子天平上称出镍网集流体的质量，压片并干燥后再次称量，从而算得单电极活性物质质量。
图1 电容器电极的制备工艺2）电化学性能检测三电极体系测试要求：（备注：要求测试体系稳定,故借助参比电极）以自制的碳电极为研究电极，氧化汞电极（Hg/HgO）为参比电极,2 cm×2 cm铂片为辅助电极，组装成三电极体系.在—0.6 ~0.15 V (vs. Hg/HgO)电位范围内对体系进行循环伏安测试,测试循环伏安特性；在0。
001～100000 Hz 频率范围进行交流阻抗测试，交流信号振幅为5 mV 。
图2 电化学电容器测试装置充放电性能一般采用两电极体系，测试仪可以是电化学工作站（若要求测试精度很高，获得精确的电化学动力学参数，强烈建议采用电化学工作站测试）,对自制电极进行恒流充放电测试,考查其放电比容量、循环寿命等性能。
超级电容器的三种测试方法详解
v1.0 可编辑可修改超级电容器电极材料性能测试的三种常用电化学方法，欢迎大家一起交流★★★★★★★★★★关于超级电容器电极材料性能测试常用的三种电化学手段，大家一起交流交流自己的经验。
我先说说自己的蠢蠢的不成熟的经验。
不正确或者不妥的地方欢迎大家指正批评，共同交流。
希望大家都把自己的小经验，测试过程中遇到的问题后面如何解决的写出来，共同学习才能共同进步。
也希望大家可以真正的做到利用电化学板块解决自己遇到的电化学问题。
循环伏安cyclic voltammetry (CV)由CV曲线，可以直观的知道大致一下三个方面的信息•Voltage window（水系电解液的电位窗口大致在1V左右，有机电解液的电位窗口会在左右）关于很多虫虫问，电位窗口应该从具体的哪个电位到哪个电位，这个应该和你的参比电极和测试体系有关。
工作站所测试的电位都应该是相对于参比电极的，所以不要纠结于为什么别人的是0-1V，而你测试的是，这个与参比电极的本身电位（相对于氢标的电位）以及测试的体系本身有很大关系。
•Specific capacitance （比电容，这个是超级电容器重要的参数之一，可以利用三种测试手段来计算，我一般都是利用恒电流充放电曲线来计算）•Cycle life （超级电容器电极材料好坏的另一个比较重要的参数，因为一个很棒的电极材料应该是要做到既要有比较高的比电容又要有比较好的循环稳定性）测试的时候比较重要的测试参数：扫描速度和电位扫描范围。
电位的扫描范围，一般会在一个比较宽的范围扫描一次然后选择电容性能还比较好的区间再进行线性扫描，扫描速度会影响比电容，相同的电极材料相同测试体系扫速越大计算出的比电容会越小。
恒电流充放电galvanostatic charge–discharge (GCD)由GCD测试曲线，一般可以得到以下几方面的信息：•the change of specific capacitance（比电容的变化可以从有限多次的恒电流充放电中体现，直观的就是每次充放电曲线的放电时间的变化）•degree of reversibility(由充放电曲线的对称也可以中看出电极材料充放电的可逆性) •Cycle life（循环寿命，换句话也就是随着充放电次数的增多，电极材料比电容的保持率）恒电流充放电测试过程中比较重要的测试参数有电流密度，还有充放电反转的电位值。
关于超级电容器电极材料性能测试常用的三种电化学手段
循环伏安cyclic voltammetry (CV)由CV曲线，可以直观的知道大致一下三个方面的信息• Voltage window（水系电解液的电位窗口大致在1V左右，有机电解液的电位窗口会在2.5V 左右）关于很多虫虫问，电位窗口应该从具体的哪个电位到哪个电位，这个应该和你的参比电极和测试体系有关。
工作站所测试的电位都应该是相对于参比电极的，所以不要纠结于为什么别人的是0-1V，而你测试的是-0.5-0.5V，这个与参比电极的本身电位（相对于氢标的电位）以及测试的体系本身有很大关系。
•Speci fic capacitance （比电容，这个是超级电容器重要的参数之一，可以利用三种测试手段来计算，我一般都是利用恒电流充放电曲线来计算）•Cycle life （超级电容器电极材料好坏的另一个比较重要的参数，因为一个很棒的电极材料应该是要做到既要有比较高的比电容又要有比较好的循环稳定性）测试的时候比较重要的测试参数：扫描速度和电位扫描范围。
电位的扫描范围，一般会在一个比较宽的范围扫描一次然后选择电容性能还比较好的区间再进行线性扫描，扫描速度会影响比电容，相同的电极材料相同测试体系扫速越大计算出的比电容会越小。
恒电流充放电galvanostatic charge–discharge (GCD)由GCD测试曲线，一般可以得到以下几方面的信息：•the change of specific capacitance（比电容的变化可以从有限多次的恒电流充放电中体现，直观的就是每次充放电曲线的放电时间的变化）•degree of reversibility(由充放电曲线的对称也可以中看出电极材料充放电的可逆性) •Cycle life（循环寿命，换句话也就是随着充放电次数的增多，电极材料比电容的保持率）恒电流充放电测试过程中比较重要的测试参数有电流密度，还有充放电反转的电位值。
电流密度可以设置为电流/电极面积，也可以设置为电流/活性物质质量。
电化学工作站的使用方法
电化学工作站的使用方法RST5200E电化学工作站提供了许多适合于超级电容器研究的电化学测试方法，如：“恒流限压快速循环充放电”、“微分电容-频率”、“线性扫描循环伏安法“交流阻抗谱”等，可对超级电容器进行深入的研究。
以前，人们大多用“电池循环充放电仪”对超级电容器进行充放电研究。
随着超级电容器应用领域的不断扩展，特别是对快速充放电要求的提高，使得用电池测试仪器研究超级电容器显得力不从心。
对超级电容器实施快速循环充放电，需要设立一个限压换流模块，属于反馈控制。
就是当采集单元检测到超级电容器两端的电压超越限定值后，立即通知驱动单元改变电流方向。
限压换流的过程必须快速，否则就控制不住了。
在 RST5200E 电化学工作站中，限压换流功能由硬件实现，从而确保该反馈控制过程小于1mS。
下表列出了一些电化学测试仪器的指标：下面对RST5200E 电化学工作站中的“恒流限压快速循环充放电”方法进行简单介绍。
1. 超级电容器的连接工作电极引线夹（绿蓝）接超级电容器正极。
参比电极引线夹（白黄）接超级电容器负极；辅助电极引线夹（红）接超级电容器负极。
运行中，请勿断开超级电容器。
2 .软件功能2.1 界面布局左上部为文本框，用于显示运行参数和测量数据。
左下部为操作面板，用于接受操作者的选择。
右边为图形框，用于显示被选中的循环，这些循环属于该曲线的一部分。
2.2 定位显示本方法将测量获得的曲线以充放电循环作为单元显示于图形框中。
通过操作面板，可调整显示参数：起始循环、循环数量。
2.3 数据计算软件自动对显示于图形框中的循环进行统计计算，其结果显示于文本框中，有：充电电量、放电电量、充电能量、放电能量、电容量、等效串联电阻等。
2.4 删除多余的循环在菜单<数据处理>中，设有三个子菜单。
2.4.1 <删除最初一个循环>：通常，由于电容器测试前的初始储能状态不确定，使得第一个循环的充放电不完整，通过该菜单可以删除这个循环。
超级电容器电极的制备及性能测试
超级电容器电极的制备及性能测试一实验原理超级电容器（supercapacitor,ultracapacitor）,又称电化学电容器(Electrochemcial Capacitor, EC)、黄金电容、法拉电容。
它是建立在德国物理学家亥姆霍兹提出的界面双电层理论基础上的一种全新的电容器。
是一种利用电极/电解质交界面上的双电层或在电极界面上发生快速、可逆的氧化还原反应来储存能量的电化学元件，是一种介于常规电容器与化学电池二者之间的一种新型储能装置，属新一代绿色能源。
超级电容器C=AKe/d特点：循环使用寿命长，功率密度大，可使用瞬间大电流供电，充放电速度快。
缺点：不能稳定供电，能量密度低。
循环伏安法：循环伏安法(Cyclic V oltammetry)一种常用的电化学研究方法。
该法控制电极电势以不同的速率，随时间以三角波形一次或多次反复扫描，电势范围是使电极上能交替发生不同的还原和氧化反应，并记录电流-电势曲线。
图1 I-E曲线采用三电极两回路的方法：铂辅助电极，甘汞参比电极，碳工作电极超级电容器性能好坏的判断标准：比容量、充放电速率、循环寿命。
电容C=εA/(3.6πd)=i/v比电容Cm=C/m=i/(mV)式中，ε为介电常数；A为电极面积；d为双电层厚度；I为电流；v为扫描速率0.005V/s；m为电极上活性材料的质量（0.3g）。
二实验内容：1、电极的制备称取0.95 g 活性炭和0.05g 导电炭黑充分混合，过200目筛。
将0.5 mL 10%的聚四氟乙烯乳液（原液为60%）和1.5 mL去离子水混合均匀。
将活性炭和导电炭黑的混合物加入到上述乳液中，搅拌使之混合均匀，打成浆状。
准确称取0.3 g 浆状物均匀涂抹在 1.5 cm×1.5 cm 的泡沫镍上，在100℃烘干30~40 min。
将烘干后的样品用压片机压片，压力保持5 MPa左右。
将压片后的样品放在烘箱中烘干。
2、性能测试（1）电解液的配制30%KOH 溶液作电解质，取35gKOH 固体于100毫升水中，将待测电极浸泡在KOH 溶液中30min 进行预处理。
超级电容器实验报告
一、实验目的1. 了解超级电容器的原理及结构；2. 掌握超级电容器的性能测试方法；3. 分析超级电容器的电化学特性；4. 评估超级电容器的实际应用价值。
二、实验原理超级电容器是一种新型电化学储能器件，具有高比电容、长循环寿命、快速充放电等优点。
其工作原理是基于电极/电解质界面形成的双电层，通过离子在电极/电解质界面上的吸附和脱附来储存和释放能量。
本实验主要研究超级电容器的比电容、充放电性能、循环寿命等电化学特性。
三、实验材料与仪器1. 实验材料：（1）超级电容器电极材料：活性炭、金属氧化物等；（2）电解液：锂离子电池电解液；（3）集流体：铜箔、铝箔等；（4）隔膜：聚丙烯隔膜。
2. 实验仪器：（1）电化学工作站：用于测试超级电容器的充放电性能、循环寿命等；（2）扫描电子显微镜（SEM）：用于观察电极材料的形貌；（3）X射线衍射仪（XRD）：用于分析电极材料的晶体结构；（4）循环伏安仪（CV）：用于测试超级电容器的电化学特性。
四、实验步骤1. 电极材料的制备：将活性炭、金属氧化物等粉末与粘结剂混合，制成浆料，涂覆在集流体上，干燥后制成电极。
2. 超级电容器的组装：将制备好的电极、隔膜、集流体依次组装成超级电容器。
3. 性能测试：（1）充放电性能测试：在电化学工作站上，以不同电流密度对超级电容器进行充放电测试，记录充放电曲线。
（2）循环寿命测试：在电化学工作站上，以固定电流密度对超级电容器进行充放电循环，记录循环次数。
（3）电化学特性测试：在循环伏安仪上，以不同扫描速率对超级电容器进行循环伏安测试，分析其电化学特性。
五、实验结果与分析1. 充放电性能测试：图1为超级电容器的充放电曲线。
从图中可以看出，超级电容器的充放电曲线呈典型的电容曲线，具有较宽的充放电平台，说明其具有较大的比电容。
2. 循环寿命测试：图2为超级电容器的循环寿命曲线。
从图中可以看出，在固定电流密度下，超级电容器的循环寿命达到5000次以上，说明其具有较长的循环寿命。
超级电容器的三种测试方法详解
超级电容器电极材料性能测试的三种常用电化学方法，欢迎大家一起交流★★★★★★★★★★关于超级电容器电极材料性能测试常用的三种电化学手段，大家一起交流交流自己的经验。
我先说说自己的蠢蠢的不成熟的经验。
不正确或者不妥的地方欢迎大家指正批评，共同交流。
希望大家都把自己的小经验，测试过程中遇到的问题后面如何解决的写出来，共同学习才能共同进步。
也希望大家可以真正的做到利用电化学板块解决自己遇到的电化学问题。
循环伏安cyclic voltammetry (CV)由CV曲线，可以直观的知道大致一下三个方面的信息Voltage window（水系电解液的电位窗口大致在1V左右，有机电解液的电位窗口会在左右）关于很多虫虫问，电位窗口应该从具体的哪个电位到哪个电位，这个应该和你的参比电极和测试体系有关。
工作站所测试的电位都应该是相对于参比电极的，所以不要纠结于为什么别人的是0-1V，而你测试的是，这个与参比电极的本身电位（相对于氢标的电位）以及测试的体系本身有很大关系。
Specific capacitance （比电容，这个是超级电容器重要的参数之一，可以利用三种测试手段来计算，我一般都是利用恒电流充放电曲线来计算）Cycle life （超级电容器电极材料好坏的另一个比较重要的参数，因为一个很棒的电极材料应该是要做到既要有比较高的比电容又要有比较好的循环稳定性）测试的时候比较重要的测试参数：扫描速度和电位扫描范围。
电位的扫描范围，一般会在一个比较宽的范围扫描一次然后选择电容性能还比较好的区间再进行线性扫描，扫描速度会影响比电容，相同的电极材料相同测试体系扫速越大计算出的比电容会越小。
恒电流充放电galvanostaticcharge–discharge (GCD)由GCD测试曲线，一般可以得到以下几方面的信息：the change of specific capacitance（比电容的变化可以从有限多次的恒电流充放电中体现，直观的就是每次充放电曲线的放电时间的变化）degree of reversibility(由充放电曲线的对称也可以中看出电极材料充放电的可逆性)Cycle life（循环寿命，换句话也就是随着充放电次数的增多，电极材料比电容的保持率）恒电流充放电测试过程中比较重要的测试参数有电流密度，还有充放电反转的电位值。
电化学储能技术中的超级电容器
电化学储能技术中的超级电容器电化学储能技术早在1990年代就开始了，但直到最近几年才开始普及。
超级电容器是其中一个重要部分，中文里也称为超级电容器或电化学电容器。
和传统的电池不同，超级电容器可以快速地储存和释放能量，以及具有很长的使用寿命和高的效率。
一、超级电容器的原理和发展历史超级电容器是基于电荷积累原理的。
原理非常简单，就是两个电极之间通过电解质相互联系，作为介质进行电荷的储存，具有储能和快速放电的特性，并具有长寿命和可重复使用的优点。
超级电容器在1860年就被发明了。
在变电站和其他大电容器中使用铝箔和电解液充当超级电容器，是一种广泛使用的电子元件。
1957年，一款高电容电池产品问世，将超级电容器应用于商业产品，飞利浦是其中一家，该产品被称为电容性电池电解质。
充电、放电和移动商品储备金的商业应用被广泛实施。
1991年，Ning Pan博士在南加利福尼亚大学发明了超级电容器的一种新型，开创了第一代炭电容器。
比起传统的电化学电容器，新型电容器充放电速度更快，能量密度更高。
自那以后，超级电容器在各个领域得到快速的发展。
二、超级电容器与传统电池的区别传统电池使用化学能储存能量，通过化学反应才能释放能量。
电池储存能量的容量是电化学反应的结果。
电池的储能量密度更高，但充电和放电速度较慢。
而超级电容器使用电场来储存能量，极板的间距和吸附体系确定了储能量。
超级电容器的储能效率较高，充电和放电速度非常快。
三、超级电容器的应用1. 光伏发电与储能系统。
超级电容器可以在短时间内存储大量的电量，并在光伏发电过程中平衡电流，解决电压波动和突发负载等问题。
2. 汽车领域。
超级电容器可以作为汽车能量储存单元，用于启动、加速、导航等电子器件，同时因为其长寿命和高效性能具备了较强的市场竞争力。
3. 船舶领域。
使用超级电容器来平衡电力系统负载和稳定船舶行驶，可以大大提高船舶的运营效率。
4. 其他领域。
超级电容器也可以用于通信和智能电网系统，甚至在简单的家庭电器中也有应用。
超级电容器电化学测试方法
超级电容器电化学测试方法武汉科思特仪器有限公司超级电容器 (Suepercapacitor)是一种新型储能装置，它具有充电时间短、使用寿命长、温度特性好、节约能源和绿色环保等特点。
超级电容器用途广泛。
用作起重装置的电力平衡电源，可提供超大电流的电力；用作车辆启动电源，启动效率和可靠性都比传统的蓄电池高，可以全部或部分替代传统的蓄电池；用作车辆的牵引能源可以生产电动汽车、替代传统的内燃机、改造现有的无轨电车此外还可用于其他机电设备的储能能源。
用于超级电容器电极的材料有各种碳材料，金属氧化物和导电聚合物[1-4]，尤其是导电聚合物，自从1970年导电聚乙炔薄膜被成功合成出来后，科学家对导电聚合物就产生了浓厚的兴趣。
超级电容器的主要技术指标有比容量、充放电速率、循环寿命等。
而CS350系列电化学工作站专门为超级电容器的性能评价设计了恒电流充放电测试方法，可以非常方便地评估电容器的循环寿命。
下面逐一介绍基于CS350工作站的超级电容器性能评价方法。
1. 循环伏安测试:基于CV 曲线的电容器容量计算，可以根据公式（1）计算。
q t C i i /V V∆===ν∆∆(ν为扫速，单位V/s) （1） 从式（1）来看，对于一个电容器来说，在一定的扫速ν下做CV 测试。
充电状态下，通过电容器的电流i 是一个恒定的正值，而放电状态下的电流则为一个恒定的负值。
这样，在CV 图上就表现为一个理想的矩形。
由于界面可能会发生氧化还原反应，实际电容器的CV 图总是会略微偏离矩形。
因此，CV 曲线的形状可以反映所制备材料的电容性能。
对双电层电容器，CV 曲线越接近矩形，说明电容性能越理想；而对于赝电容型电容器，从循环伏安图中所表现出的氧化还原峰的位置，我们可以判断体系中发生了哪些氧化还原反应。
CV 测试步骤：从corrtest 软件中选择“测试方法”→“循环伏安”→“线性循环伏安”1.1. 参数设置：系统默认是从高电位扫向低电位，例如在-0.4V~ 0.6V的电压范围内，正向扫描：高电位设为0.6V（相对参比电极），低电位设为-0.4V（相对参比电极），反向扫描，高电位设为-0.4V（相对参比电极），低电位设为0.6V（相对参比电极）。
超级电容器测试方法介绍课件
确保所有连接牢固，避免接触不良引起的误差。
测试环境的控制
温度控制
确保测试环境温度恒定， 避免温度变化对测试结果 的影响。
湿度控制
保持适当的湿度，避免过 湿或过干的环境。
洁净度要求
确保测试环境中无尘埃、 无污染，避免对电容器造 成损害。
05 未来展望
新型超级电容器材料的测试方法研究
深入研究新型超级电容器材料 的电化学性能，探索更准确、 高效的测试方法。
循环伏安测试
循环伏安测试是评估超级电容器电化学性能的重要手段之一，通过测量循环伏安曲 线，可以了解超级电容器的电化学反应过程以及反应机理。
测试过程中，需要使用专门的循环伏安测试仪，设定特定的扫描速率和扫描范围， 对超级电容器进行循环伏安扫描，并记录相关数据。
数据分析时，需要绘制循环伏安曲线并分析其特征，以评估超级电容器的性能。
数据分析时，需要计算容量保持率和循环效率等参数 ，以评估超级电容器的性能。
03 测试结果分析
测试数据的收集与整理
数据来源确认
确保收集到的测试数据来自可靠 的设备和实验条件，避免误差和 异常值。
数据清洗
对原始数据进行预处理，如去除 异常值、填补缺失值、转换数据 类型等，以保证数据质量。
测试结果的分析方法
超级电容器的应用领域
总结词
超级电容器广泛应用于各种领域，如汽车、工业、消费电子、能源存储等。
详细描述
在汽车领域，超级电容器被用于提供启动电流、改善发动机性能以及实现能量回收。在工业领域，超级电容器用 于电力保障、能源存储以及电机控制。在消费电子领域，超级电容器用于小型电子设备中提供瞬时大电流。在能 源存储领域，超级电容器可用于平衡电网负载、提供峰值功率以及实现快速充电。
电化学工作站测试超级电容器
电化学工作站测试超级电容器郑州世瑞思仪器科技有限公司RST5200E电化学工作站提供了许多适合于超级电容器研究的电化学测试方法，如：“恒流限压快速循环充放电”、“微分电容-频率”、“线性扫描循环伏安法“交流阻抗谱”等，可对超级电容器进行深入的研究。
以前，人们大多用“电池循环充放电仪”对超级电容器进行充放电研究。
随着超级电容器应用领域的不断扩展，特别是对快速充放电要求的提高，使得用电池测试仪器研究超级电容器显得力不从心。
对超级电容器实施快速循环充放电，需要设立一个限压换流模块，属于反馈控制。
就是当采集单元检测到超级电容器两端的电压超越限定值后，立即通知驱动单元改变电流方向。
限压换流的过程必须快速，否则就控制不住了。
在 RST5200E 电化学工作站中，限压换流功能由硬件实现，从而确保该反馈控制过程小于1mS。
下表列出了一些电化学测试仪器的指标：下面对RST5200E 电化学工作站中的“恒流限压快速循环充放电”方法进行简单介绍。
1. 超级电容器的连接工作电极引线夹（绿蓝）接超级电容器正极。
参比电极引线夹（白黄）接超级电容器负极；辅助电极引线夹（红）接超级电容器负极。
运行中，请勿断开超级电容器。
2 .软件功能2.1 界面布局左上部为文本框，用于显示运行参数和测量数据。
左下部为操作面板，用于接受操作者的选择。
右边为图形框，用于显示被选中的循环，这些循环属于该曲线的一部分。
2.2 定位显示本方法将测量获得的曲线以充放电循环作为单元显示于图形框中。
通过操作面板，可调整显示参数：起始循环、循环数量。
2.3 数据计算软件自动对显示于图形框中的循环进行统计计算，其结果显示于文本框中，有：充电电量、放电电量、充电能量、放电能量、电容量、等效串联电阻等。
2.4 删除多余的循环在菜单<数据处理>中，设有三个子菜单。
2.4.1 <删除最初一个循环>：通常，由于电容器测试前的初始储能状态不确定，使得第一个循环的充放电不完整，通过该菜单可以删除这个循环。
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电化学工作站测试超级电容器
郑州世瑞思仪器科技有限公司
RST5200E电化学工作站提供了许多适合于超级电容器研究的电化学测试方法，如：“恒流限压快速循环充放电”、“微分电容-频率”、“线性扫描循环伏安法“交流阻抗谱”等，可对超级电容器进行深入的研究。
以前，人们大多用“电池循环充放电仪”对超级电容器进行充放电研究。
随着超级电容器应用领域的不断扩展，特别是对快速充放电要求的提高，使得用电池测试仪器
研究超级电容器显得力不从心。
对超级电容器实施快速循环充放电，需要设立一个限
压换流模块，属于反馈控制。
就是当采集单元检测到超级电容器两端的电压超越限定
值后，立即通知驱动单元改变电流方向。
限压换流的过程必须快速，否则就控制不住了。
在 RST5200E 电化学工作站中，
限压换流功能由硬件实现，从而确保该反馈控制过程小于1mS。
下表列出了一些电化学测试仪器的指标：
下面对RST5200E 电化学工作站中的“恒流限压快速循环充放电”方法进行简单介绍。
1. 超级电容器的连接
工作电极引线夹（绿蓝）接超级电容器正极。
参比电极引线夹（白黄）接超级电容器负极；辅助电极引线夹（红）接超级电容器
负极。
运行中，请勿断开超级电容器。
2 .软件功能
2.1 界面布局
左上部为文本框，用于显示运行参数和测量数据。
左下部为操作面板，用于接受操作者的选择。
右边为图形框，用于显示被选中的循环，这些循环属于该曲线的一部分。
2.2 定位显示
本方法将测量获得的曲线以充放电循环作为单元显示于图形框中。
通过操作面板，
可调
整显示参数：起始循环、循环数量。
2.3 数据计算
软件自动对显示于图形框中的循环进行统计计算，其结果显示于文本框中，有：充电电量、放电电量、充电能量、放电能量、电容量、等效串联电阻等。
2.4 删除多余的循环
在菜单<数据处理>中，设有三个子菜单。
2.4.1 <删除最初一个循环>：通常，由于电容器测试前的初始储能状态不确定，使得
第一个循环的充放电不完整，通过该菜单可以删除这个循环。
再次操作该菜单，可再
删除一个循环。
2.4.2 <删除最后一个循环>：如果手动停止实验，最后一个循环的充放电可能不完整，通过
该菜单可以删除这个循环。
再次操作该菜单，可再删除一个循环。
2.4.3 <删除未显示的循环>：如果只对显示于图形框中的那些循环感兴趣，可用该菜
单删除显示区域之外的循环。
3. 设定参数
3.1 充电电流
充电过程中的恒定电流。
其最大值Im可由下式估算：Im =（充电限制电压 -
放电限制电压）/ 等效串联电阻。
如果所设的充电电流超过 Im，则电压曲线立即越过
充电限制电压线，无法对超级电容器实施充电。
充电电流一般应设在Im / 2以下。
3.2 放电电流
放电过程中的恒定电流。
其最大值Im可由下式估算：Im =（充电限制电压 - 放电限制电压）/ 等效串联电阻。
如果所设的放电电流超过 Im，则电压曲线立即越过放电限制电压线，无法对超级电容器实施放电。
放电电流一般应设在Im / 2以下。
3.3 充电限制电压
应低于超级电容器的击穿电压，例如：3V。
3.4 放电限制电压
应低于充电限制电压，例如：0V。
3.5采样周期
采样周期应根据不同的测量目的来设定，一般以每个充放电循环 100 至 1000 个样点为为宜。
例如：（A）测量电压阶跃值，可将采样周期设为0.01S、0.001S，以便准确找出电压突变点，但应减少循环次数，以免数据量太大。
（B）对于循环次数很多的实验，如超级电容器化成循环寿命测量等，则应增大采样周期，设为 0.1S、1S或更大，以免数据量太大。
3.6 电流阶跃值（导出参数）
这个参数由操作者设定的充电电流和放电电流计算得到，电流阶跃值 = 充电电流- 放电电流。
3.7 电压阶跃值（测量参数）
可以从电压时间曲线上测得，就是电压突变处的电压差值。
为了准确找出电压突变点，可按如下参数设置：采样周期（S）= 0.001、循环次数（N）= 2。
4. 测量结果
4.1 电容量
当测得1 个循环后，即可从文本框中直接读取“电容量”。
如果您关心的是不同区域的微分电容量，可按C = I * dt / du算得，I 是充电或放电电流，dt 是曲线上的时间变化量、du 是曲线上的电压变化量。
如果为了准确描述超级电容器在不同频率下的电容量，建议采用“微分电容-频率”方法，该方法同时测出在不同频率下的电容量及损耗角正切值。
4.2 等效串联电阻
对于超级电容器，该参数主要由电极材料电阻引起，约为几欧姆至几百欧姆。
当
测得1个循环后，即可从文本框中直接读取“等效串联电阻”。
对于电解电容器、陶瓷电容器、薄膜电容器等小电容器，等效串联电阻可用“恒流限压快速循环充放电”、“单电流阶跃E-t曲线”、“多电流阶跃E-t曲线”等方法，在曲线或导出的数据中
获取电流阶跃值、电压阶跃值。
等效串联电阻 = 电压阶跃值 / 电流阶跃值。
4.3 漏电阻及漏电流
漏电阻主要由电极的极化电阻形成。
漏电阻 = 工作电压 / 漏电流。
工作电压不同，漏电阻不同。
因此，测量时应选择一个合适的工作电压，注意，工作电压不可超过击
穿电压。
漏电流的测量方法，可选“恒电位电解I-t曲线”，静置电位应与恒定电位一致，都属工作电压，如 3V。
先用大电流量程（如 500mA 档）运行 2000 秒，等电流稳定（曲线成为一条直线）后，再改用合适的小量程（如2mA 档）再运行1000秒，精确测定其漏电流。
注意，改变量程时，千万不要改变工作电压。
测量漏电流，也可
采用“单电位阶跃计时电流法”，静置电位应与阶跃电位一致。
5. 数据图谱
以下列出一些用不同方法测量所得到的图谱：
5.1 用“恒流限压快速循环充放电”方法，进行循环充放电测试。
这是一种快速方法，最高采样率为 1000sps。
用于研究超级电容器的高频充放电
特性，如：充放电对称性、高频电容特性、温升特性、串联电阻特性等。
5.2 用“电池恒流循环充放电”方法，进行循环充放电测试。
这种方法提供充放电之间的等待期。
可隔离充电过程与放电过程，并降低器件温升。
5.2 用“微分电容-频率”方法，测量超级电容器电容量随频率变化的特性。
由图可见，超级电容器电容量在高频区域几乎没有电容量。
在低频率区，具有极大的电容量。
5.3 用“交流阻抗谱”方法，可测得超级电容器的全频谱特性。
放大图片
5.4 用“线性循环伏安法”，可测得超级电容器的循环伏安曲线。
在该曲线中，可分析电极、电解质特性。
如：非法拉第过程的有效区间、杂质干扰的严重程度、验证工作电压范围等。
5.5 用“恒流限压快速循环充放电”方法，测量等效串联电阻。
下图曲线以1000sps采样率测得，因此，每个样点间的时间为1mS。
将曲线在时
间轴上展开并显示样点，我们可以清晰地看到电压跳变点。
以下式计算等效串联电阻：等效串联电阻 = 电压阶跃值 / 电流阶跃值
5.6 下图是用“恒流限压快速循环充放电”方法测量一个 10 微法的小电容。
可见，其
循环周期只有100mS 左右。