超级电容器电化学测试方法精品PPT课件
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。
《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
超级电容器的研究PPT课件
孔径越大，电化学吸附速度越快，即使在比表面 积和总电容量相对低的情况下也可在大电流下传 递更多的能量。
超级电容器的研究
3、表面官能团
主要通过两种途径： 1）改变表面的润湿性能 2）官能团自身发生可逆的氧化还原反应 从制备高容量、耐高压、稳定性好的电容器角度 出发 , 要求活性炭材料表面的官能团有一个合适 的比例。
3) 液体电解质超级电容器 4) 固体电解质超级电容器
超级电容器的研究
三、碳材料超级电容器的性能特点
1、活性炭（AC）电极材料 性能特点：表面积较高，孔径可调，可批量 生产，价格低廉。
碳纤维
超级电容器的研究
2、碳气凝胶电极材料 优点：比表面积高，密度变化范围广，结构 可调。
制备方法如上图所示
超级电容器的研究
超级电容器的研究
2) 赝电容型超级电容器 (1) 金属氧化物材料 • 贵金属氧化物材料 —RuO2：无定型RuO2拥
有更高的电导率，更高的比电容，更高的电 化学可逆性。 • 替代RuO2的廉价金属氧化物材料—MnO2和 NiO。
超级电容器的研究
(2) 导电聚合物材料
聚苯胺(PANI)、聚 吡(PPy)和聚噻吩
超级电容器的研究
超级电容器的研究
缺点：
如果使用不当会造成电解质泄漏等现象； 和铝电解电容器相比，它内阻较大，因而不可以用于 交流电路。
超级电容器的研究
二、超级电容器的分类
1. 按原理分：双电层型超级电容和赝电容 型超级电容器。
1) 双电层型超级电容器
包括：活性炭（粉、纤维）电极材料、碳气凝胶电极 材料、碳纳米管电极材料、石墨烯电极材料超级电 容器。
3、碳纳米管(CNT)电极材料：单壁纳米管和多 壁 纳米管
超级电容器电化学测试方法课件
(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
Cm
m
i 1
1
e RC
＊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
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。
二电极体系
电化学体系
三电极体系： 三电极两回路
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。
0.80 Oxidation
E2
0.40
Reduction
F
2.00E-5 1.00E-5 0.00E+0
potential vs. Ag/AgCl Current(A)
正向扫描
0.00
负向扫描
E1 A
循环1
K;A
-0.40 0.00
40.00
80.00 time(s)
120.00
应用电化学：超级电容器课件
放电时间 0.3-3小时 0.3-若干秒 10-3—10-6秒
比能Wh/kg 30- 40
1- 20
<0.1
循环寿命
300
>10000 >100000
比功率W/kg < 300
>1000
<100000
充放电效率 0.7-0.85 0.85-0.98 >0.95
超级电容器性能影响因素
1.比表面积（Specific surface area） 2.孔径分布（Pore size distribution） 3.孔隙结构（Porous structure） 4.表面官能团（Surface functional groups）
双电层电容器的电解质一般为硫酸或氢氧化钾，电容是由 双电层所引起。双电层电容器的能量储存在双电层电容器 界面上，界面两边分别是电子导电的电极和离子导电的电 解液。其工作的电化学过程可以写成:
法拉第准电容原理
• 准电容原理则是利用在电极表面及其附近发生在 一定电位范围内快速可逆法拉第反应来实现能量 存储。这种法拉第反应与二次电池的氧化还原反 应不同。
•法拉第准(赝)电容不仅只在电极表面,而且可在整个电 极内部产生,因而可获得比双电层电容更高的电容量和 能量密度。在相同电极面积的情况下,法拉第准(赝)电容 可以是双电层电容量的10～100倍。
超级电容器的大容量和高功率充放电就是由 这2种原理产生的。充电时,依靠这2种原理储存 电荷,实现能量的积累;放电时,又依靠这2原理, 实现能量的释放。
四、超级电容器 技术及电极材料的进展
1、多孔电容炭材料——超级电容器的核心 2、准电容储能材料 3、高性能电解质溶液 4、以减轻重量为中心的结构设计
超级电容器课件PPT
1.贵金属RuO2电容性能的研究 （1）使用硫酸作为电解液， 容量高，功率大，成本高。
（2）热分解氧化法比容量为 380F/g，溶胶凝胶法为768F/g。
2.添加W、Gr、Mo、V、Ti等的 氧化物 （1）降低成本
（2）复合后性能提高
➢WO3/RuO2比容量高达560F/g ➢Ru1-xGrxO2比容量高达840F/g
片层的双电层作用的发挥
4
4-2 超级电容器的电解液
有机系超级电容器和水系超级电容器的特性对比
16
4
结构
4
超 级 电 容 器 结 构
超级电容器的结构
电极
电解液 隔膜
电极材料 导电剂 粘结剂 集流体
无机电解液 有机电解液 离子电解液
18
4
超级电容器的结构
超级电容器的结构示意图
集
流 体
隔 膜
电极材料
电解液
19
4
超级电容器的结构
超级电容器的电极材料
电极材料
实例
双电层电容器
炭材料
活性炭 碳纳米管 碳气凝胶 石墨烯
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。
9
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。
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 ce2.1.1 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 待测电容电压（V ）其中C 容量（F ）；I 放电电流（A ）； U1 测量初始电压（V ）； U2 测量终止电压（V ）；t1 放电初始到电压达到U 1（s ）的时间； t2放电初始到电压达到U 2（s ）的时间。
放电电流I 及放电电压下降的电压U 1和U2参见表2。
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)-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除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）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)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。
电容器性能及其试验PPT课件
2）直流耐压试验（添代交流耐压试验， 但不完全等效）
1、电容器的等级标准
2、电容器的老化试验
3、电容器使用寿命估算
五、电容器的安全性及试验 1、电容器保护种类
2、电容器破坏试验
六、电容器的异响
1、异响产生原因
2、异响对电容器使用质量的影响
七、电容器的发展趋势
一、电容器的分类
1、按结构分类 1）有机介质电容器：纸介质电容器 -------- 基本淘汰 纸金属化电容器-------- 基本淘汰 塑料薄膜电容器-------- 主要用于高压 薄膜金属化电容器-------中低压的主流产品 2）无机介质电容器： 云母、陶瓷、玻璃铀等电容器---用于高频场合： 3）电解电容器：铝电解电容器------ 低压，大容量 钽电解电容器------ 小型化 4）空气介质电容器：标准电容器、调谐电容器 5）超级电容器：电化学电容器------低电压大容量
1、电容器的安全保护种类： 保护方式：P0,P1,P2 P0：没有任何保护； P1：故障形式为开路或稳定短路； P2：故障形式为开路。
1）压力型：当电容器损坏时内部产生气体压力增加， 从而使经特殊加工的外壳凹部位拉伸（图1a） 或壳盖凸起（图1b）使内部引线拉断， 从而使电容器开路，停止能量进一步输入， 避免壳内气压和温度进一步提高，达到安全的目的。 设计有P1,P2型
越好。
tgδ =有功功率 / 无功功率
《超级电容器》PPT课件
寿命：
在25℃环境温度下的寿命通常在90 000小时，在60℃ 的环境温度下为4 000小时，与铝电解电容器的温度寿 命关系相似。寿命随环境温度缩短的原因是电解液的 蒸发损失随温度上升。寿命终了的标准为：电容量低 于额定容量20%，ESR增大到额定值的1.5倍。
循环寿命：
20秒充电到额定电压，恒压充电10秒，10秒放电到额 定电压的一半，间歇时间：10秒为一个循环。一般可 达500000次。寿命终了的标准为：电容量低于额定容 量20%，ESR增大到额定值的1.5倍。
Dimension(mm)
Volume Weight
(ml)
(g)
AC
D
L WT
<123 10 20
1.6
2.4
<35
8
30
<70 10 30
<38 16 25
<23 18 40
<61
8
20
<29 10 20
<26
8
30
<26 10 30
<21 16 25
<14 18 40
1.5
2.2
2.4
3.6
5.0
Nominal Voltage (V)
Dimensions (mm)
Product Family
4.5V
20.0 x 15.0 28.5 x 17.0 39.0 x 17.0
GZ 2 GW 2 GS 2
DC capacitance 2 (mF ± 20%) 4
75 140 - 550 250 - 1200
ESHSP-1700C0-002R7
ESHSP-3500C0-002R7
《超级电容器的研究》课件
如MnO2、NiO等，具有较高的 电化学活性，可以提供较大的电 容量。
电解质材料
离子液体
具有高离子电导率、低蒸气压、宽电化学窗 口等优点，可以提高超级电容器的性能。
聚合物电解质
如聚苯乙烯磺酸盐、聚丙烯腈等，具有良好 的机械性能和电化学稳定性。
隔膜材料
要点一
聚烯烃隔膜
具有良好的化学稳定性、机械性能和电绝缘性能，是常用 的隔膜材料。
智能家居
超级电容器可以为智能家居设备提供即时的电力供应，确保设备的正常运行。
03
CATALOGUE
超级电容器的关键材料与技术
电极材料
01
活性炭
具有高比表面积、良好的电导性 和化学稳定性，是应用最广泛的 电极材料之一。
碳纳米管
02
03
金属氧Байду номын сангаас物
具有优异的电导性能和机械性能 ，可以提高电极的电化学性能和 稳定性。
《超级电容器的研究》 ppt课件
CATALOGUE
目 录
• 超级电容器的概述 • 超级电容器的应用领域 • 超级电容器的关键材料与技术 • 超级电容器的性能测试与评估 • 超级电容器的研究挑战与展望 • 研究案例与分析
01
CATALOGUE
超级电容器的概述
超级电容器的定义与工作原理
定义
超级电容器是一种具有高容量、快速充放电特性的电化学元件，通常由电极、 电解液和隔膜组成。
02
CATALOGUE
超级电容器的应用领域
电动汽车与混合动力汽车
电动汽车
超级电容器可以提供高功率启动 和加速，改善电动汽车的启动和 加速性能。
混合动力汽车
超级电容器可以辅助发动机提供 额外的动力，同时储存和释放能 量，提高燃油效率。
超级电容器电化学测试方法
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.ppt
六、总结
DDGS:可溶性干酒糟（Distillers Dried Grains with Solubles） EDLC:双电层电容器(Electric double layer capacitor) EDS:能量色散谱（Energy-dispersive spectroscopy） SEM:扫描电子显微镜（Scanning electron microscope） TEM:透射电子显微镜（Transmission electron microscope） EIS:电化学阻抗谱（Electrochemical Impedance Spectroscopy） CV:循环伏安法(Cyclic Voltammetry)
二、超级电容器的分类
1.双电层电容器（Electrical double-layer capacitor）
公式： C 4d
原理：离子迁移
双电层电容器工作原理示意图
二、超级电容器的分类
2.赝电容电容器
在电极表面或者体相中的二维空间上，活性物质进行欠电位沉积，产生高度 可逆的化学吸附/脱附或者氧化还原反应所产生的电容。
原理：法拉第电池
赝电容器原理图
三、超级电容器性能影响因素
1.比表面积（Specific surface area） 2.孔径分布（Pore size distribution） 3.孔隙结构（Porous structure） 4.表面官能团（Surface functional groups）
四、电极材料
1.炭电极材料 活性炭、活性炭纤维、炭气凝胶、模板炭、
纳米炭管、石墨烯、 2 .氧化物电极材料
二氧化锰的晶体结构、二氧化锰的电荷存储 机理、二氧化锰的制备工艺 3 .导电聚合物电极材料
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）。
电化学工作站测试超级电容器实验
sfsf
19
有效的保护体系
❖ 硬件过压保护，防止静电高压等传入仪器。 ❖ 硬件过流保护，防止过载损毁仪器。 ❖ 软件限压、限流、限时保护，以及计算机死机
断链保护，有效防止测量高能被测体系的超越 极限状况。
sfsf
20
sfsf
3
新功能：恒流限压快速循环充放电
指标 仪器
普通电化学工作站 普通电池循环充放电仪 高档电池循环充放电仪 RST5200F电化学工作站
循环 充放电 功能
无
有
有
有（快速）
循环 次数
1000次 1000次 10000次
限压 换流 时间
-
1S
0.1S
0.001S
最小 充放电 周期
-
100S
10S
0.1S
Q = 0.02682 n = 0.4717 R = 8.801E10 Ω
漏电时间常数很大（十几天以上），-3dB特征频率小于1μHz。
sfsf 因此，漏电阻更多表现出其直流特性，需用直流方法测量。
16
10F超级电容器 溶液电阻 高频电容 高频电阻
sfsf
17
10F超级电容器 溶液电阻 高频电容 高频电阻
单位电容漏电流
sfsf
IL
=
du/dt
=
2.825
μA/F
(约10天) 15
0.47F超级电容器 溶液电阻 高频电容 高频电阻
电化学方法：交流阻抗谱
溶液电阻+极板电阻 Rs = 22.4 Ω
高频电容
Q1 = 2.049E-6 n1 = 0.7873 高频电阻
R1 = 22.12Ω
等效串阻≈ R1 + R1 = 44.52Ω
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。
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)-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除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）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)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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
Time/s
Current/A
写在最后
经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量 Study Constantly, And You Will Know Everything. The More
You Know, The More Powerful You Will Be
谢谢大家
＊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
3、恒电流充放电测试
从恒电流充放电中可以计算出电极材料的比电容，其依据为公式
C
Q V
it V
其中I为充电电流，t为放（充）电时间，ΔV是放（充）电
电势差，m是材料质量。
it C
(V2 iR V1) R V
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。
0.80 Oxidation
E2
0.40
Reduction
F
2.00E-5 1.00E-5 0.00E+0
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。
＊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：
C
dQ
dV
、 dQ=idt
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。
荣幸这一路，与你同行
It'S An Honor To Walk With You All The Way
演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日
potential vs. Ag/AgCl Current(A)
正向扫描
0.00
负向扫描
E1 A
循环1
K;A
-0.40 0.00
40.00
80.00 time(s)
120.00
160.00
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
-1.00E-5
-2.00E-5
-3.00E-5 0.60
(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
Cm
i
1
m 1 e RC
＊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。
超级电容器电极的性能测试
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。
二电极体系
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。
dV
dt
任意电位处的
i
可得：
任意电位窗口（V1～V2） 内的平均电容
C
V2 idV V1
（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
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。