超级电容器电化学测试方法_图文
超级电容器的电化学行为与机理研究
超级电容器的电化学行为与机理研究
超级电容器是一种将电荷储存在电容器内的电子设备，由于其高效、长寿命、
高能量密度、高功率密度等特点，越来越受到人们的关注。然而，在超级电容器的研制过程中，其电化学行为及机理的研究是必不可少的。
一、超级电容器简介
超级电容器是一种能够快速放电或充电的电化学能量存储设备，其储存能量有
两种方式，即电吸附和电双层。其中电吸附是指通过一种吸附剂来储存电荷，而电双层则是通过电极表面的电荷分布来储存电荷。根据其结构和工作机理的不同，超级电容器可分为电化学电容器和电化学伏安过渡材料超级电容器。
电化学电容器的电极由具有高比表面积的电容器材料制成，储存能量主要是靠
电双层储存电荷。而电化学伏安过渡材料超级电容器则是通过伏安过渡材料的高效电化学反应实现电荷的快速充放电，具有高能量密度、高功率密度、长寿命等优点。
二、超级电容器电化学行为的研究
超级电容器的电化学行为的研究是评价其性能和开发新型电容器材料的关键。
在进行超级电容器的研制过程中，常采用电化学测试、红外光谱、扫描电子显微镜等方法进行实验研究，以便更深入地了解其电化学行为及机理。
1. 电化学测试
电化学测试是研究超级电容器电化学行为及机理的一种常用手段。其中包括循
环伏安法、交流阻抗谱分析、计时电位法等方法，这些方法可以用于分析电荷的储存和释放过程、电容器材料的电化学性能等。
研究发现，超级电容器的性能与其材料密切相关。电化学测试结果表明，电化
学电容器的电极材料通常为高比表面积的碳材料或二氧化钼纳米材料，而电化学伏安过渡材料超级电容器的电极材料则为配合物或导电聚合物等材料。
超级电容器的三种测试方法详解
超级电容器的三种测试方法详
解(总2页)
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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。
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）
电化学法制备高性能超级电容器电极材料的研究
电化学法制备高性能超级电容器电极材料的
研究
超级电容器作为一种新型的电化学能量存储装置，具有高能量密度和高功率密度的特点，被广泛应用于电力系统、电动车、可穿戴设备等领域。而电极材料作为超级电容器的核心组成部分，直接影响着超级电容器的性能。因此，研究电化学法制备高性能超级电容器电极材料具有重要意义。
电化学法是一种利用电化学原理控制电化学反应过程的方法，通过在溶液中进行电化学沉积或电化学溶解来制备电极材料。在电化学法制备高性能超级电容器电极材料的研究中，以下几个方面是需要关注的：
1. 材料选择与设计
在电化学法制备超级电容器电极材料时，首先需要选择合适的材料。常用的超级电容器电极材料包括活性炭、金属氧化物、导电聚合物等。材料的选择应考虑其具有较高的比表面积、良好的电导性、稳定的电化学性能等特点。此外，通过材料的设计，如调控孔隙结构、增加分散相等方法，可以进一步提高电极材料的性能。
2. 电化学制备方法
在电化学法制备超级电容器电极材料时，需要选择合适的电化学制备方法。常用的电化学制备方法包括电沉积和电化学溶解。其中，电沉积是利用电流在电化学电极表面沉积材料；电化学溶解是利用电流在电解液中溶解电极材料。根据所需的电极材料形貌和性能要求，选择合适的制备方法对于获得高性能的电极材料至关重要。
3. 组装和测试
制备出电极材料后，需要进行超级电容器组装和性能测试。组装超级电容器时，应注意电极材料的均匀分布和与电解液的充分接触，以确保电容器的性能稳定和高效。性能测试包括电容量、电导率、循环寿命等指标的测定。通过对电容器性能的评估，可以了解电极材料的优缺点，并进一步优化材料的制备工艺。
用于超级电容器的二氧化锰电极材料的制备及电化学特性研究 ppt课件
0.1 平均值
比电容 （F/g）
26.02
18.00
11.05
5.91
3.75 12.94
交流阻抗分析
Z-View模拟图
模图
复平面图
相图
交流阻抗分析
Ru 8.559Ω
Rct 4854Ω
Cd 0.8087F
CONTENTS
04Part Four 参考文献
参考文献
1. Bao S J,He B L,Liang Y Y,et al. Synthesis and electrochemical characterization of amorphous MnO2 for electrochemical capacitor. Materials Science and Engineering A,2005,397(1):305-309
•使用超纯水和酒精对反 应釜中样品进行抽滤， 直至滤液中无SO42-为 止； •80℃下干燥12小时， 得到干燥的褐色粉末， 使用玛瑙研钵进行研磨 1h制得纳米MnO2粉末
电极的制备方法
MnO2粉末、乙炔黑和 聚四氟乙烯(PTFE)= 70: 20:10，倒入玛瑙 研钵中，加入适量超纯 水之后研磨1h以上，直 至得到混合浆状物质
(MnO2)surface+C+ +e(MnOOC)surface
超级电容器的组装及性能测试实验指导书-(1)
超级电容器的组装及性能测试指导书
实验名称：超级电容器的组装及性能测试
课程名称：电化学原理与方法
一、实验目的
1．掌握超级电容器的基本原理及特点；
2．掌握电极片的制备及电容器的组装；
3．掌握电容器的测试方法及充放电过程特点。
二、实验原理
1．电容器的分类
电容器是一种电荷存储器件，按其储存电荷的原理可分为三种：传统静电电容器，双电层电容器和法拉第准电容器。
传统静电电容器主要是通过电介质的极化来储存电荷，它的载流子为电子。
双电层电容器和法拉第准电容储存电荷主要是通过电解质离子在电极/溶液界面的聚集或发生氧化还原反应，它们具有比传统静电电容器大得多的比电容量，载流子为电子和离子，因此它们两者都被称为超级电容器，也称为电化学电容器。
2．双电层电容器
双电层理论由19世纪末Helmhotz等提出。Helmhotz模型认为金属表面上的净电荷将从溶液中吸收部分不规则的分配离子，使它们在电极/溶液界面的溶液一侧，离电极一定距离排成一排，形成一个电荷数量与电极表面剩余电荷数量相等而符号相反的界面层。于是，在电极上和溶液中就形成了两个电荷层，即双电层。
双电层电容器的基本构成如图1，它是由一对可极化电极和电解液组成。
双电层由一对理想极化电极组成，即在所施加的电位范围内并不产生法拉第反应，所有聚集的电荷均用来在电极的溶液界面建立双电层。
这里极化过程包括两种:
（1）电荷传递极化（2）欧姆电阻极化。
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。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。
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。
电化学测试及比电容的计算
超级电容器的两个比电容计算公式？
作者: Azrael-218(站内联系TA)发布: 2011-07-23
C=4it/amu(i:放电电流；t:放电时间；a:实际有用的电极材料百分含量；m:电极材料总质量；u:扣除电压降的那部分电压。
另外一个公式：C=it/amu.
这两个公式区别就是少乘一个4。这是什么情况啊？请各位虫友帮忙。。。谢谢了！
举报删除此信息
liucheng200883(站内联系TA)
对于组装的完整超级电容器，C=4it/amu为计算单电极的比容量，C=it/amu计算整个电容器的比容量，并且后者一般是前者的4倍。对于对称的双电层电容，单电极和完整电容的电量是相同的，但是完整电容的电压是单电极的两倍，质量也是两倍
所以比容量只有1/4
个人愚见！！！仅供参考！
shang_qing(站内联系TA)
帖子真精彩!
已经收录到淘贴专辑《超级电容器》
杨仁立(站内联系TA)
626857楼 : Originally posted by liucheng200883 at 2011-07-23 22:34:33
对于组装的完整超级电容器，C=4it/amu为计算单电极的比容量，C=it/amu计算整个电容器的比容量，并且后者一般是前者的4倍。对于对称的双电层电容，单电极和完整电容的电量是相同的，但是完整电容的电压是单电极的两倍 ...
我还是没弄懂这个是怎么回事？？是前边是后边的四倍还是后边是前边的四倍呢？？请不吝赐教！！:P
li_qqiong(站内联系TA)
楼主，这两个公式针对的电极体系是不一样的，有4倍的关系，有4的那个是利用3电极体系测出来数据计算的，另外一个是2电极体系的，也即是：Cspec-3E=4*Cspec-2E,请参考：Studies of activated carbons used in double-layer capacitors.
电化学测试及比电容的计算.docx
超级电容器的两个比电容计算公式？
作者：A7“el-218 （站内联系TA）发布：2011-07-23
CMit/amu（i:放电电流；t:放电时间心:实际有用的电极材料"分含量；m:电极材料总质量; u:扣除电压降的那部分电压。
另外一个公式：C=it/amu.
这两个公式区别就是少乘一个4。这是什么情况啊？请各位虫友帮忙。。。谢谢了！举报删除此信息
liucheng200883 （站内联系TA）
对于组装的完整超级电容器，CMit/amu 计算单电极的比容量，C=it/amu计算整个电容器的比
容量，并且后者一般是前者的4倍。对于对称的双电层电容，单电极和完整电容的电量是相同的，但是完整电容的电压是单电极的两倍，质量也是两倍
所以比容量只有1/4
个人愚见！！！仅供参考！
shang qing （站内联系TA）
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杨仁立（站内联系TA）
626857 楼:Originally posted by 1iucheng200883 at 2011-07-23 22:34:33 对于纽装的完整超
级电容器，CMit/amu为计算单电极的比容量，C=it/amu计算整个电容器的比容量，并且后者一般是前者的4倍。对于对称的双电层电容，单电极和完整电容的电量是相同的，但是完整电容的电压是单电极的两倍
我还是没弄懂这个是怎么回事？？是前边是后边的四倍还是后边是前边的四倍呢？？请不吝赐教！！:P
li qqiong （站内联系TA）
楼主，这两个公式针对的电极体系是不一样的，有4倍的关系，有4的那个是利用3电极体系测出來数据计算的，另外一个是2电极体系的，也即是：Cspcc-3E二4*Cspec-2E,请参考：Studies of activated carbons used in double-layer capacitors.
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。
超级电容器的制备与电化学性能的研究
εS 4π d
（1）
由上式可知，超级电容器的电容量与双电层的有效面积（S/m2）成正比，与双电层的厚 度（d/m）成反比，对于活性炭电极，双电层有效面积与碳电极的比表面积及电极上的载碳 量有关，双电层的厚度是受溶液中的离子的影响，因此，电极制备好以后，电解液确定，容 量便基本确定了。利用公式 ������������ = i������t 和 C=������ ∕ φ 可得到：
Cm =
i td mΔV
（4）
式中，td 是放电时间，ΔV是放电电压降的平均值。 式中的ΔV是可以利用放电曲线进行积分计算而得出：
ΔV =
2 V������t (t1−t2) 1 1
(5)
实际在计算比容量时，常采用 t1 和 t2 时电压的差值作为平均电压降，对于单电极比容 量，式（4）中的 m 为单电极活性物质的质量，若计算的是双电极比容量，m 则为两个电
图 1 以活性炭为电极材料制备超级电容器在不同扫描速度下循环伏安曲线 图 2 给出了以活性炭为电极材料制备超级电容器在电压范围 0-1.1V 之间，电流密度为 -2 1.875mA/cm 的恒流冲放电曲线，从图中可以看出所有曲线为对称的三角形状，说明了材 料理想的电容性能。通过曲线形状看出没有明显的“IR 降”，表明在电极与电解液界面的内部 电阻小，说明活性炭电极材料具有良好的电化学性能。由式（4）可以计算出超级电容器的 比容量：电极活性物质的质量 m 为 1.5248g，电流 i 为 30mA，由第三个冲放电曲线可知放 电时间 td 为 16.93min，放电电压降的平均值∆V为 0.9v，则比容量 Cm 为 370.11F/g。
超级电容器性能的电化学研究方法.
目录
1 超级电容器简介 2 循环伏安法原理及应用 3 交流阻抗法原理及应用 4 恒流充放电法原理及应用
一、超级电容器简介
1.超级电容器的结构
2.超级电容器的工作原理
双电层电容器 双电层电容器是一种电化学 元件，在其储能的过程中并不发生 化学反应，其充放电过程是通过电 解液中阴阳离子的定向移动完成的 ，由于这种储能过程是可逆的，所 以双电层电容器可以反复充放电数 十万次。
0.2
0.0
-0.2
-0.4 0
200
100 200 300 400
ts
400
600
ts
500
800
1000
图6. PPy/TSA电极 在10mA/cm2 下的比电容量与循环次数的关系
计算方法：
超级电容器电化学测试方法，武汉科思特仪器有限公司 P5 超级电容器电极材料用二氧化锰的合成及其电化学性能的研究，杨杨 P25
超级电容器电极材料用二氧化锰的合成及其电化学性能的研究，杨杨 P27 超级电容器电极材料二氧化锰的制备、改性及其电容性能，王珏 P39
四、恒流充放电法的原理及应用
1、基本原理
超级电容器电极材料用二氧化锰的合成及其电化学性能的研究，杨杨 P25
2、应用实例
E / V vs SCE Voltage / V vs SCE
超级电容器试验方法
KAMCA P 超级电容器的试验方法及设备
一、范围
规定了KA M CAP 超级电容器的主要实验方法，并推荐相关的试验设备。 二、依据标准
IEC 62391-1《Fixed elect r ic doubl e -layer capac i tors for use in elect r onic equip m ent – Part 1:Gener i c speci f icat i on 》 Q/KMNY001-2006《电化学电容器》 二、试验方法 2.1 容量cap a cita n ce
2.1.1 恒流放电方法c ons t ant curre n t disch a rge metho d 2.1.1.1 测量电路
图1 – 恒流放电方法电路
2.1.1.2 测量方法m e asur i ng metho d
◎ 恒流/恒压源的直流电压设定为额定电压（U R ）。 ◎ 设定表2中规定的恒电流放电装置的恒定电流值。 ◎ 将开关S 切换到直流电源，除非分立标准中另有规定，在恒流/恒压源达到额定电压后恒压充电30min 。 ◎ 在充电30m in 结束后，将开关S 变换到恒流放电装置，以恒定电流进行放电。
图2 电容器的端电压特性 ◎ 测量电容器两端电压从U 1到U2的时间t1和t2，如图2所示，根据下列等式计算电容量值：
恒流/恒压源
恒流放电装置
直流电流表 直流电压表 转换开关 待测电容
超级电容器的电化学性能及其应用研究
超级电容器的电化学性能及其应用研究
超级电容器是一种能够在短时间内储存大量电荷并在需要时迅速释放的电子器件，它具有快速充放电、长寿命、高能量密度等优点，因此在电力电子、汽车电子、储能系统等领域具有广泛的应用前景。本文将从超级电容器的电化学性能和应用方面进行探讨。
一、超级电容器的电化学性能
1.电极材料
在超级电容器中，正负电极都是重要的电化学材料。目前主要使用的电极材料
有活性碳、硫酸钾、氢氧化钾、氧化铜等。其中活性碳是最常见的正负电极材料，因为它具有高比表面积、孔隙度大、导电性能好等特点。而氢氧化钾、硫酸钾等则常用作电解液。
2.导电介质
超级电容器内的导电介质是电解质，它通常是纯水和一些添加剂的混合物。电
解质的性质对超级电容器的电化学性能有着很大的影响。例如，当电解质的浓度增加时，电容器的电导率会增加，从而提高了电容器的放电效率。此外，电解质的
PH值和纯度也对电容器的性能产生影响。
3.电化学性能
超级电容器具有快速充放电、长寿命、高能量密度等优点。快速充放电是其最
大的特点之一，它能够在毫秒级别内完成充放电过程。长寿命是因为电容器内的材料不容易分解，从而保证了其循环寿命。高能量密度则是因为其电极材料的高比表面积。此外，还有功率密度高，较低的内阻等特点。
二、超级电容器的应用研究
1.汽车电子
超级电容器在汽车电子领域的应用越来越广泛。它们主要用于车辆启动、辅助电力系统、制动能量回收等方面。与传统的铅酸蓄电池相比，超级电容器具有快速充放电、长寿命等特点，而且可以在任何温度下都能正常工作，因此在汽车电子领域的应用前景非常广阔。
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。
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）
超级电容器PPT课件
规格
MPF
厚度范围（μm）
应用
30～300
低自放电扣式
材料
P.P.聚丙烯
2.用于大型超级电容器的纤维素隔膜（卷绕式或叠层式）
规格
TF40 TF45 TF48
厚度范围（μm）
30，35，50，60，70 30，35，40，50，60, 40，50
应用
低 ESR 型 低自放电型
缺 点
(1) 一个标准的超级电容器每单位重量储存的能量一般较低； (2) 高自放电率，大大高于电化学电池； (3) 非常低的内部电阻允许极快速放电时，容易导致隔膜破裂从而
发生短路。
10
3
3-2 法拉第赝电容器
法拉第赝电容
法拉第赝电容器也叫法拉第准电容，是在电极表面活体相中的 二维或三维空间上，电极活性物质进行欠电位沉积，发生高度可逆 的化学吸附或氧化还原反应，产生与电极充电电位有关的电容。这 种电极系统的电压随电荷转移的量呈线性变化，表现出电容特征， 故称为“准电容”，是作为双电层型电容器的一种补充形式。
法拉第赝电容器缺点：
由于电极反应牵涉到了化学反应过程，往往 会有不可逆的成分在，所以可逆性和循环性能相 对较差。
13
3
3-3 混合型超级电容器
定义：
一极采用传统的电池电极并通过电化学反应来储存和转 化能量，另一极则通过双电层来储存能量的一种超级电容器。
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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。
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。
＊循环伏安测试超级电容器比容量
对于双电层电容器，我们可以用平板电容器模型进行理想等效处理: 其电容值为：
由公式：
任意电位处的电容
、 dQ=idt
可得：
任意电位窗口（V1～V2 ）内的平均电容
然后按照电极上活性物质的质量就可以求算出这种 电极材料的比容量。
式中:m一电极上活性材料的质量，g
应该从中间红线开始积分，因为那是电流零点。从公式来看，积分区间为V0V，即正扫或反扫的那一段，如果用origin积分的话，也应该只用其中正扫或反扫 的那一段进行积分；也有文献中公式为循环积分，但分母中有个2倍，这样用 origin积分时应该用循环的两段进行积分，面积近似为上述公式积分的两倍，但由 于除了一个2倍，因而计算结果仍为实际的电容。
二电极体系
电化学体系
三电极体系： 三电极两回路
三电极组成两个回路：
研究电极和参比电极：构成一个不通或基本少 通电的体系，利用参比电极电位的稳定性来测量 工作电极的电极电位。
研究电极和辅助电极：构成一个通电的体系， 用来测量工作电极通过的电流。
2、循环伏安法
伏安分析法是以被分析溶液中电极的电位-电 流行为为基础的一类电化学分析方法。
＊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
百度文库
(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