电化学测试方法PPT课件
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《电化学测量方法》课件
深入了解电解质、导体和半 导体之间的区别与联系。
活化能、离子迁移、电 荷传递速率
探索电化学反应中的活化能、 离子迁移和电荷传递速率对 反应速度的影响。
电化学分析技术
1
电位滴定分析法
学习电位滴定分析法的基本原理、适用性以及实验步骤与操作注意点。
2
循环伏安法
了解循环伏安法的基本原理、适用性以及实验步骤与操作注意点。
工业Байду номын сангаас产中的应用
深入了解电化学分析在工业生 产中的应用，如电镀、金属腐 蚀和电池制造。
总结与展望
电化学测量方法的发展历程与现状
回顾电化学测量方法的发展历程，了解当前的电化学测量技术现状。
未来电化学测量方法的发展趋势
展望未来电化学测量方法的发展趋势，包括新技术、应用领域拓展等。
3
周期伏安法
探索周期伏安法的基本原理、适用性以及实验步骤与操作注意点。
4
交流阻抗法
深入了解交流阻抗法的基本原理、适用性以及实验步骤与操作注意点。
应用案例分析
环境监测中的应用
探讨电化学分析在环境监测中 的重要应用，如水质检测和大 气污染监测。
生物医药中的应用
了解电化学分析在生物医药领 域的应用，如药物检测和生物 传感器的开发。
《电化学测量方法》PPT 课件
欢迎来到《电化学测量方法》的PPT课件！通过本课件，我们将深入了解电化 学的基础知识、电化学分析技术以及相关应用案例。准备好迎接精彩的学习 之旅吧！
电化学基础知识
电荷、电流、电势的定 义
探索电化学中最基本的概念， 包括电荷、电流和电势的定 义。
电解质、导体、半导体 的区别
活化能、离子迁移、电 荷传递速率
探索电化学反应中的活化能、 离子迁移和电荷传递速率对 反应速度的影响。
电化学分析技术
1
电位滴定分析法
学习电位滴定分析法的基本原理、适用性以及实验步骤与操作注意点。
2
循环伏安法
了解循环伏安法的基本原理、适用性以及实验步骤与操作注意点。
工业Байду номын сангаас产中的应用
深入了解电化学分析在工业生 产中的应用，如电镀、金属腐 蚀和电池制造。
总结与展望
电化学测量方法的发展历程与现状
回顾电化学测量方法的发展历程，了解当前的电化学测量技术现状。
未来电化学测量方法的发展趋势
展望未来电化学测量方法的发展趋势，包括新技术、应用领域拓展等。
3
周期伏安法
探索周期伏安法的基本原理、适用性以及实验步骤与操作注意点。
4
交流阻抗法
深入了解交流阻抗法的基本原理、适用性以及实验步骤与操作注意点。
应用案例分析
环境监测中的应用
探讨电化学分析在环境监测中 的重要应用，如水质检测和大 气污染监测。
生物医药中的应用
了解电化学分析在生物医药领 域的应用，如药物检测和生物 传感器的开发。
《电化学测量方法》PPT 课件
欢迎来到《电化学测量方法》的PPT课件！通过本课件，我们将深入了解电化 学的基础知识、电化学分析技术以及相关应用案例。准备好迎接精彩的学习 之旅吧！
电化学基础知识
电荷、电流、电势的定 义
探索电化学中最基本的概念， 包括电荷、电流和电势的定 义。
电解质、导体、半导体 的区别
电化学原位测试技术PPT课件
• 该法是在Mcintyre和Aspnes提出了金属／溶液界面多层光 学模型的基础上，并由测得的△R／R计算出吸附物的光 学常数后得到发展和普及。
• 应用：可对半导体电极和金属单晶电极进行研究。 发现如金属表面态等与金属／溶液界面物理和化学
性质有关的效应。
1.2 测试方法： 1.镜面反射(外反射) 2.内反射
• 从图中可知：在阴极还原时，只有吸收峰，因为银铟硒表面颜色呈黑 色，对光吸收很强，基本上没有反射峰、一旦转至阳极方向时，很明 显，它的反射谱峰特强，尤其是-0.70V(vs.SCE)之后．
• 说明表面发生变化：有物质吸附，有光敏层生成．
11
12
• 3.1 电化学振荡机理的基本解释
• 导致H202阴极还原电流振荡发生的必要前提是：当H2O2在阴极进行稳 态还原时，有包含自催化反应在内的一连串振荡反应发生，主要如:
原位紫外-可见反射谱的测试： 光源：氙灯；微光点直径：lOμm。 扫描、同步采样、信号平均、结果显示皆由与OMA275联机的微机控制。 电解池采用三电极体系，银铟硒薄膜电极为工作电极，铂电极为辅助电极， 参比电极为饱和甘汞电极，电解液为(光)电化学振荡液(在厦门大学固体表 面物理开放实验室中进行)．
1 电化学原位紫外可见反射光谱法
• 1.1 工作方式 • 电化学原位紫外可见反射光谱法，又称电化学调制紫外可
见反射光谱法。 • 采用紫外可见区的单色平面偏振光，将确定的入射角激发
到受电极电位调制的电极表面，然后测量电极表面相对反 射率变化(∆R／R)随入射光波长(或能量)、电极电位或时 间的变化关系。
13
提问与解答环节
Questions And Answers
14
谢谢聆听
超级电容器电化学测试方法_图文
伏安分析法中所加电位称为激励信号，如果 电位激励信号为线性电位激励，所获得的电流响应 与电位的关系称为线性伏安扫描；如果电位激励信 号为三角波激励信号，所获得的电流响应与电位激 励信号的关系称为循环伏安扫描。
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。
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。
《电化学测试方法》课件
05
电化学测试技术发展前景
新型电极材料的研发
总结词
随着科技的发展，新型电极材料在电化学测试领域的应用越 来越广泛，它们具有更高的电化学活性和稳定性，能够提高 电化学测试的精度和可靠性。
详细描述
新型电极材料如纳米材料、碳基材料、金属氧化物等，具有 优异的电化学性能和独特的物理化学性质，能够适应各种不 同的电化学测试需求。它们的研发和应用，将为电化学测试 技术的发展开辟新的道路。
03
恒电位法可以用于研究腐蚀电化学、电化学合成和 电镀等领域。
循环伏安法
循环伏安法是一种常用的电化 学测试方法，通过控制电极电 位在一定范围内循环变化来研 究电极反应。
该方法可以用于研究电极反应 的可逆性和不可逆性，以及电 化学反应的动力学参数和机理 。
循环伏安法在电化学分析、腐 蚀电化学和电化学合成等领域 有广泛应用。
电极反应与电池反应
总结词
电极反应是电化学中的基本单元，电池反应则是多个电极反应的组合。
详细描述
电极反应是指在电极上发生的化学反应，是电化学中的基本单元。电池反应则 是由一个或多个电极反应组合而成，是实现电能与化学能相互转化的整体反应 。
电极电位与电池电位
总结词
电极电位是电极与溶液之间的电势差，电池电位则是电池中正负极电位的代数和。
分类
根据电极反应类型，可分为阳极和阴极。
电解池的工作原理
电解过程
在电解池中，电流通过电极和电解质溶液，使电解质溶液中的离子 在电极上发生氧化还原反应，从而实现电能向化学能的转化。
电子转移
在电极上，电子通过外电路从阳极流向阴极，而电解质溶液中的离 子则通过扩散作用或对流作用迁移到电极表面。
电流分布
第二章 电化学分析法1PPT课件
F3 e/F2 eF3 e/F2 e0.05V 9 lg a a 1 ((F F 6 2 3 e e ))
特点：电极不参与反应，但其晶格间的自由电子可与溶液进行交换。 故惰性金属电极可作为溶液中氧化态和还原态获得电子或释放电子的 场所。
3.辅助电极或对电极
• 辅助电极与工作电极构成电池，形成通路，提供电子传递的场所。 • 当通过电流很小时，一般由工作电极和参比电极组成电池,当通过电流
很大时，需采用辅助电极、工作电极和参比电极构成三电极系统来测 量. • 在电解分析中，和工作电极一起构成电解池的电极称为对电极；有时 辅助电极也叫对电极
第二章 电化学分析法
2.1 电化学分析法的基本原理 2.2 电极的分类 2.3 离子选择性电极 2.4 电位分析法
2.1 电化学分析法基本原理
一、化学电池：
电化学分析法——根据电化学基本原 理和技术建立起来的分析方法。
研究对象：电能和化学能相互转换。 电化学反应场所：化学电池 分析依据：利用试样中待测组分的组 成和含量与电化学参数的关系，进行定性或 定量分析。
+ 0 .2 8 2 8
+ 0 .2 4 3 8
温度校正，对于SCE，t ℃时的电极电位为：Et= 0.2438- 7.6×10-4(t-25)（V）
3. 第三类电极——惰性金属电极
由惰性金属与含有可溶性的氧化和还原物质的溶液组成的电极，也称为零类电极。 电极反应 Fe3+ + e- = Fe2+
ox/Red
0.059lg n
a
ox/c
b
Red/c
式中：Cθ（或aθ）：标准浓度（或标准活度）为
1mol·L-1
C/Cθ为相对浓度 a/aθ为相对活度，通常写为C或a
特点：电极不参与反应，但其晶格间的自由电子可与溶液进行交换。 故惰性金属电极可作为溶液中氧化态和还原态获得电子或释放电子的 场所。
3.辅助电极或对电极
• 辅助电极与工作电极构成电池，形成通路，提供电子传递的场所。 • 当通过电流很小时，一般由工作电极和参比电极组成电池,当通过电流
很大时，需采用辅助电极、工作电极和参比电极构成三电极系统来测 量. • 在电解分析中，和工作电极一起构成电解池的电极称为对电极；有时 辅助电极也叫对电极
第二章 电化学分析法
2.1 电化学分析法的基本原理 2.2 电极的分类 2.3 离子选择性电极 2.4 电位分析法
2.1 电化学分析法基本原理
一、化学电池：
电化学分析法——根据电化学基本原 理和技术建立起来的分析方法。
研究对象：电能和化学能相互转换。 电化学反应场所：化学电池 分析依据：利用试样中待测组分的组 成和含量与电化学参数的关系，进行定性或 定量分析。
+ 0 .2 8 2 8
+ 0 .2 4 3 8
温度校正，对于SCE，t ℃时的电极电位为：Et= 0.2438- 7.6×10-4(t-25)（V）
3. 第三类电极——惰性金属电极
由惰性金属与含有可溶性的氧化和还原物质的溶液组成的电极，也称为零类电极。 电极反应 Fe3+ + e- = Fe2+
ox/Red
0.059lg n
a
ox/c
b
Red/c
式中：Cθ（或aθ）：标准浓度（或标准活度）为
1mol·L-1
C/Cθ为相对浓度 a/aθ为相对活度，通常写为C或a
电化学测试技术PPT课件
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控制电位暂态法技术测定的参数： • 电化学参数，Cd、Rt、Rr、ia、n、D等； • 电位阶跃法测定电极真实表面积； • 方波电位法研究特性吸附现象； • 三角波电位扫描法研究电极反应。
20
五.交流阻抗法
• 电化学阻抗谱是指通过控制工作电极在小振幅正 弦波电位扰动的条件下，同时测量系统的交流阻 抗，通过对电化学阻抗谱的研究可以分析电极过 程的反应机理 ，判断电极过程是否存在电活性的 吸附态中间产物；
II. 暂态系统常把电极体系用等效电路来表示。 III. 暂态法极化时间短，可减小或消除浓差极化的影响，有
利于快速电极过程的研究；测量时间短，液相中粒子或 杂质来不及扩散到电极表面，有利于研究界面结构和吸 附现象；有利于研究电极表面状态变化较大的体系，如 金属电沉积和腐蚀等。
13
利用控制电流法暂态实验测定电化学参数时，首先对研究对 象进行分析和估算设法把所研究的基本过程或参数突出出来 ，画出电极体系的等效电路，估算被测参数的数量级等，然 后选择合适的测试方法和实验条件： • 浓差极化下的电流阶跃实验； • 恒电流充电法研究点极表面覆盖层。
17
18
控制电位暂态法的运用：
a. 电化学极化下控制电位暂态法测定溶液电阻双电层电容 和反应电阻；
b. 浓茶极化及吸附情况下的电位阶跃实验； c. 小幅度（扫描电位幅度）运用线性电位扫描法测定双电
层电容和反应电阻，大幅度运用时来测定电极参数，判 断电极过程的可逆性控制步骤和反应机理； d. 电极表面覆盖层的研究。
9
稳态极化曲线的应用： a) 电化学基础研究方面； b) 金属腐蚀方面； c) 电镀、电冶金和电解方面； d) 化学电源方面，化学电源负荷下的电压是直接由
总极化决定的，极化较大的电池的负荷特性很差 ，即电压效率低，因此负荷特性可直接用整个电 池的极化曲线定量描述。
控制电位暂态法技术测定的参数： • 电化学参数，Cd、Rt、Rr、ia、n、D等； • 电位阶跃法测定电极真实表面积； • 方波电位法研究特性吸附现象； • 三角波电位扫描法研究电极反应。
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五.交流阻抗法
• 电化学阻抗谱是指通过控制工作电极在小振幅正 弦波电位扰动的条件下，同时测量系统的交流阻 抗，通过对电化学阻抗谱的研究可以分析电极过 程的反应机理 ，判断电极过程是否存在电活性的 吸附态中间产物；
II. 暂态系统常把电极体系用等效电路来表示。 III. 暂态法极化时间短，可减小或消除浓差极化的影响，有
利于快速电极过程的研究；测量时间短，液相中粒子或 杂质来不及扩散到电极表面，有利于研究界面结构和吸 附现象；有利于研究电极表面状态变化较大的体系，如 金属电沉积和腐蚀等。
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利用控制电流法暂态实验测定电化学参数时，首先对研究对 象进行分析和估算设法把所研究的基本过程或参数突出出来 ，画出电极体系的等效电路，估算被测参数的数量级等，然 后选择合适的测试方法和实验条件： • 浓差极化下的电流阶跃实验； • 恒电流充电法研究点极表面覆盖层。
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控制电位暂态法的运用：
a. 电化学极化下控制电位暂态法测定溶液电阻双电层电容 和反应电阻；
b. 浓茶极化及吸附情况下的电位阶跃实验； c. 小幅度（扫描电位幅度）运用线性电位扫描法测定双电
层电容和反应电阻，大幅度运用时来测定电极参数，判 断电极过程的可逆性控制步骤和反应机理； d. 电极表面覆盖层的研究。
9
稳态极化曲线的应用： a) 电化学基础研究方面； b) 金属腐蚀方面； c) 电镀、电冶金和电解方面； d) 化学电源方面，化学电源负荷下的电压是直接由
总极化决定的，极化较大的电池的负荷特性很差 ，即电压效率低，因此负荷特性可直接用整个电 池的极化曲线定量描述。
电化学测试方法
设定参数
设定电压扫描范围、扫描速率等实验参数。
进行实验
开始电压扫描，记录电流-电压曲线。
数据处理
对实验数据进行处理和分析，提取有关电极反应的电化 学信息。
应用领域与实例
80%
电化学催化
循环伏安法可用于研究电化学催 化的反应机理和动力学参数，如 燃料电池催化剂的性能研究。
100%
电池性能评估
循环伏安法可用于评估电池材料 的电化学性能，如锂离子电池的 充放电性能和容量衰减机制。
电化学阻抗谱法还可以用于研究电化学反应速率常 数、扩散系数、电荷传递电阻等参数，为电化学反 应机制和电极过程动力学研究提供重要依据。
测试方法与步骤
01
02
03
04
准备测试溶液
组装测试系统
选择适当的电解质溶液，确保 电解质浓度、pH值等参数符合 测试要求。
将电解质溶液放入电解池中， 将电极与电化学工作站连接， 确保测试系统的密封性和稳定 性。
电化学测试方法
目
CONTENCT
录
• 电化学测试方法概述 • 电化学阻抗谱法 • 循环伏安法 • 恒电位/恒电流法 • 电化学测试方法的比较与选择
01
电化学测试方法概述
定义与特点
定义
电化学测试方法是利用电化学原理和实验技术，对材料、器件或 系统的电化学性质进行测量和评估的方法。
特点
具有高灵敏度、高精度和高可靠性，能够提供丰富的电化学反应 信息，广泛应用于电池、燃料电池、电镀、金属腐蚀等领域。
多功能化
未来的电化学测试方法将 趋向于多功能化，能够同 时进行多种参数的测量和 评估。
绿色环保
随着环保意识的提高，未 来的电化学测试方法将更 加注重绿色环保，减少对 环境的污染和破坏。
《电化学测量方法》ppt课件
7
五、稳态测量方法
1、稳态系统的特点：界面双电层荷电状态不变，充电电流 为零，稳态电流电流全部用于电化学反应，极化电流密度 对应着电化学反映的速率；电极界面上的扩散层范围不再 发展，扩散层厚度δ恒定，扩散层内反应物和产物粒子的 浓度只是空间位置的函数，与时间无关。
2、控制电流法和控制电势法
3、稳态极化曲线的测定
2、暂态法的特点： ①暂态法能够测量传荷电阻，由传荷电阻进而能够计算交换电流等动 力学参数。 ②暂态法能同时测量双电层电容和溶液电阻。 ③暂态法能够研究快速电化学反应。 ④暂态法有利于研究表面状态变化快的体系，如电沉积和阳极溶解等 过程。 ⑤暂态法有利于研究电极表面的吸脱附和电极的界面结构，也有利于 研究电极反应的中间产物和复杂的电极过程。
20
循环伏安法
• 循环伏安法是指在电 极上施加一个线性扫 描电压，以恒定的变 化速度扫描，当达到 某设定的终止电位时， 再反向回归至某一设 定的起始电位，循环 伏安法电位与时间的 关系如图所示
21
循环伏安法的原理
循环伏安法可用于研究化合物电极过程的机理、双电层、吸附现象和电极反 应动力学．成为最有用的电化学方法之一。扫描电压呈等腰三角形。如果前半部 扫描(电压上升部分)为去极化剂在电极上被还原的阴极过程，则后半部扫描(电压 下降部分)为还原产物重新被氧化的阳极过程。因此．一次三角波扫描完成一个 还原过程和氧化过程的循环，故称为循环伏安法。
出现在第i1级的复合元件中的等效元件的阻纳i1不会出现在更高级别的第i级复合元件中故只有级别等于和低于第i1级的复合元件的阻纳对这一元件的参数有偏导所以无须求第i级和更高级复合元件对这一等效元件参数的偏导53阻纳数据解析的基础阻纳频谱可以由于等效元件或复合元件对频响敏感的频率范围不同在不同的频率段反映出不同等效元件或复合元件的特征也可以由于等效元件或复合元件所取的参数值不同而在不同频率段反映出这些元件在取值不同时的特征
五、稳态测量方法
1、稳态系统的特点：界面双电层荷电状态不变，充电电流 为零，稳态电流电流全部用于电化学反应，极化电流密度 对应着电化学反映的速率；电极界面上的扩散层范围不再 发展，扩散层厚度δ恒定，扩散层内反应物和产物粒子的 浓度只是空间位置的函数，与时间无关。
2、控制电流法和控制电势法
3、稳态极化曲线的测定
2、暂态法的特点： ①暂态法能够测量传荷电阻，由传荷电阻进而能够计算交换电流等动 力学参数。 ②暂态法能同时测量双电层电容和溶液电阻。 ③暂态法能够研究快速电化学反应。 ④暂态法有利于研究表面状态变化快的体系，如电沉积和阳极溶解等 过程。 ⑤暂态法有利于研究电极表面的吸脱附和电极的界面结构，也有利于 研究电极反应的中间产物和复杂的电极过程。
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循环伏安法
• 循环伏安法是指在电 极上施加一个线性扫 描电压，以恒定的变 化速度扫描，当达到 某设定的终止电位时， 再反向回归至某一设 定的起始电位，循环 伏安法电位与时间的 关系如图所示
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循环伏安法的原理
循环伏安法可用于研究化合物电极过程的机理、双电层、吸附现象和电极反 应动力学．成为最有用的电化学方法之一。扫描电压呈等腰三角形。如果前半部 扫描(电压上升部分)为去极化剂在电极上被还原的阴极过程，则后半部扫描(电压 下降部分)为还原产物重新被氧化的阳极过程。因此．一次三角波扫描完成一个 还原过程和氧化过程的循环，故称为循环伏安法。
出现在第i1级的复合元件中的等效元件的阻纳i1不会出现在更高级别的第i级复合元件中故只有级别等于和低于第i1级的复合元件的阻纳对这一元件的参数有偏导所以无须求第i级和更高级复合元件对这一等效元件参数的偏导53阻纳数据解析的基础阻纳频谱可以由于等效元件或复合元件对频响敏感的频率范围不同在不同的频率段反映出不同等效元件或复合元件的特征也可以由于等效元件或复合元件所取的参数值不同而在不同频率段反映出这些元件在取值不同时的特征
超级电容器电化学测试方法ppt课件
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
•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。
二电极体系
电化学体系
三电极体系： 三电极两回路
由公式：
C
dQ dV
、 dQ=idt
dV dt
任意电位处的电容
C
dQ idt i
dV
dV
可得：
任意电位窗口（V1～V2） 内的平均电容
V2 idV
C
ห้องสมุดไป่ตู้V1
（V2
-
V1）
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。
Cm
C m
式中:m一电极上活性材料的质量，g
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
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。
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
0.80
Oxidation
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10
-1.35V
5
0
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5
10
15
20
25
Z '/ .cm 2
举例1. 纯铝在KOH水溶液中的EIS
1
YF
1
1
1 1 Rt RL jωL
1 RC
jωCf
8
9
等效电路的简化与元件拟合初值求取
❖ 1.高频下的容抗弧
高频下，L看作断路，Cf短路后，等效电路近似为
用R(RC)模型求Rs、Cdl、Rt初值
0
0.2C
8000C 7500C 7000C 6500C
20 40 60 80 100 120 140 160 Capacity/mAh.g-1
4.4 4.2 4.0 3.8 3.6 3.4 3.2 3.0
0
8000C 7500C 7000C 6500C
0.5C
20 40 60 80 100 120 Capacity/mAh.g-1
105 100
95 90 85 80 75 70 65 60
0
7500C
8000C
6500C 7000C 5 10 15 20 25 30 Cycle number
循环性能(放电容量随充放电次数的变化）
7
电化学阻抗谱——解读电化学反应机理的有力手段
❖ 面对一个复杂的阻抗谱，如何入手分析？ ❖ 如何从阻抗谱中获取我们需要的信息？ ❖ 1. 等效电路及其数学描述
不同焙烧温度下合成的尖晶石LiMn2O4样品在0.2C和0.5C倍率下的充放电曲线
6
Capacity/mAh.g-1 Capacity/mAh.g-1
110 105 100
95 90 85 80 75
0
7500C
7000C 8000C
6500C 5 10 15 20 25 30
Cycle number
电化学测试方法 在化学电源研究 中的应用点滴
1
整体概述
概况一
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概况二
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概况三
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2
❖ 一、电池及其活性材料性能的评价 （充放电测试）
容量； 放电特性和内阻； 循环寿命（二次电池）； 其他（温度性能、贮存性能、耐过充性能等）
19
❖ 2. 阴极过程
对金属铝而言，即使在阳极极化下，阴极过程仍是显著的， 必须加以考虑。
20
(13) (14)
21
(15)
(16)
22
(17) (18)
(19)
23
(20)
(21)
24
25
❖ 总反应的法拉第导纳
(22)
26
(23)
❖ 式(22)和式(23)在形式上是一致的，但式(23)的基本变量是等效电路元件
值，而式(22)的基本变量是基元反应速率对状态变量的偏导数。因而相
比之下，式(22)更能反映电化学反应的本质。
27
偏微分量的求值
❖ 理论上：得到式(22)后，即可通过非线性最小二乘法直 接从阻抗谱拟合获得这些偏微分量。
❖ 实际上：式(22)过于复杂，直接拟合计算量太大，且没 有现成软件实现。
❖ 解决方案：利用式(22)与式(23)形式上的一致，先用 Zview等软件拟合出等效电路元件值，然后通过解方程 求偏微分量。
用R(RC)模型求RC、Cf初值
等效电路方法的缺陷：构成法拉第阻抗的电路元件的物理意义不明确。
12
基于电极反应状态变量的数学模型
❖ 1.阳极过程
阻抗谱上3个时间常数
除电位E外还有2个状态变量
根据经验，考虑到： (1) 金属铝倾向于在局部“活性点”上发生电化学溶解； (2) 三个电子是分步转移的。 假定这2个状态变量是铝表面活性点的覆盖密度与中间价态Al(I)化合物的覆盖密度。
YF
1 Rt
1
1 1
1
RL jωL RC
1 jωCf
YF
1 Rt
10
❖ 2.中频感抗弧
Cf看作短路后，等效电路近似为
YF
1
1
1
1 1 Rt RL jωL
1 RC
jωCf
用R(CR(RL))求L、RL初值
YF=
1 Rt
+1 RL+jωL
11
❖ 3.低频容抗弧
低频下，把L视为短路，Cdl视为开路，等效电路简化为
13
❖ 因此，假设阳极反应机理为
并引入以下假定： (1) 因电位远高于平衡电位，认为电化学步骤不可逆； (2) 上述步骤为基元反应步骤，符合经典的动力学方程。
14
(1) (2) (3)
15
(4) (5)
(6) (7)
16
(8) (9)
17
(10)
(11)
18
(12)
❖ 这是典型的除电位E外还有两个状态变量的Faradic导纳的表达式
28
(24)
(25) (26) (27)
(28)
29
❖ 基元反应动力学参数的求值
(29) (30) (31)
30
(32)
(33) (34) (35)
(36)
31
(37) (38)
32
解析结果
3.8 3.6
ln V 1 3.4 1 3.2
Fitting results:
b = 0.519 V 1
随电位上升缓慢增大。
E (V vs. Hg/HgO)
34
举例2：铁在浓碱中阳极氧化制备高铁酸盐 (新型电极正极材料合成)
35
36
37
38
❖ 对YF的解析
Y F R 1 t R L 1 jω L R 1 t R L /1 L /L jω R 1 t a B jω
E-E (V) e
❖ k1远小于k2，表明第一个反应步骤是速控步骤
33
10-8
1
❖ 1和2都很小，表明活 性位只占很小的面积；
i10-9❖ 2Fra bibliotek小于1，表明中间
产物Al(OH)ads的活性远
2
高于Al(ss)；
❖ 1随电位变化不大，2
10-10 -1.5 -1.4 -1.3 -1.2 -1.1 -1.0 -0.9 -0.8 -0.7
k = 3.26 mol.cm-2.s-1 1
3.0
7.0
6.8
ln V 2 6.6 2
6.4
Fitting results:
b = 1.46 V 2
k = 490 mol.cm-2 .s-1 2
2.8
0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5
E-E (V) e
6.2
0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8
❖ 二、电池活性材料的反应机理研究
（电化学阻抗谱解析）
等效电路法及其数学描述； 基于反应动力学与状态变量的数学模型。
3
充放电性能测试方法
4
充放电曲线的分析（电池）：
5
充放电曲线的分析（电池材料）：
Potential/V Potential/V
4.4 4.2 4.0 3.8 3.6 3.4 3.2 3.0