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，可以全部或局部替代传统的蓄电池；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ADDINEN.CITEADDINEN.CITE.DATA[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。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。(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那么为一个恒定的负值。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复原反响，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复原峰的位置，我们可以判断体系中发生了哪些氧化复原反响。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”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〕。扫描速率可以根据需要设置，注意扫描速率和采样频率的设置是对应的，假设是扫描速率较高〔100mV/s〕，那么采样频率也应较高〔100Hz〕，以保证较小的电位间隔〔1mV〕。在电容性能测试中，在进行第一圈扫描时，可能电极外表没有到达平衡，因而CV曲线可能不能完全闭合，因此有必要多循环几次以便选取最正确的循环。仪器参数设置:电流量程选择“自动切换”，电流量程应大于测试体系的最大电流值；无欧姆降补偿；接地模式：实地；滤波器电容值越小滤波效果越差，一搬设置电容值为2.2nF。电解池参数设置：电极面积也就是所采用的工作电极的面积。对CV图的后期处理可以在电化学工作站自带的Cview软件中进行。可以进行CV的电流对电压的积分，算出材料的比电容。此外，CV也可以做电池的循环寿命测试。设置固定的扫速和循环次数，就可以进行电容器的寿命测试。测试实例图1为PPy/TSA〔聚吡咯〕电极在0.5MNa2SO4溶液中的循环伏安测试曲线。在-0.4V~0.6V范围内，CV曲线均呈现出较理想的电容矩形特征ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>刘辰光</Author><Year>2005</Year><RecNum>8174</RecNum><record><rec-number>8174</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="2z2atzdxgpt0vmep2afpaf9es0ft0sepe2rv">8174</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>刘辰光,</author><author>方海涛,</author><author>王大伟,</author><author>李峰,</author><author>刘敏,</author><author>成会明,</author></authors></contributors><titles><title>添加多壁纳米碳管活性炭电极材料的电化学电容特性</title><secondary-title>新型炭材料</secondary-title></titles><periodical><full-title>新型炭材料</full-title></periodical><pages>205-210</pages><volume>20</volume><number>3</number><keywords><keyword>纳米碳管活性炭电化学电容器比电容量导电添加剂</keyword></keywords><dates><year>2005</year></dates><isbn>1007-8827</isbn><accession-num>95796X</accession-num><urls></urls><remote-database-provider>VIP</remote-database-provider></record></Cite></EndNote>[5]，并且曲线关于零电流基线根本对称，说明材料在充放电过程中所发生的氧化复原过程根本可逆。当扫描速度增加到100mV/s的时候，CV曲线仍没有偏离矩形；同时，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ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>张晶</Author><Year>2010</Year><RecNum>8173</RecNum><record><rec-number>8173</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="2z2atzdxgpt0vmep2afpaf9es0ft0sepe2rv">8173</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>张晶,</author><author>孔令斌,</author><author>蔡建军,</author><author>杨贞胜,</author><author>罗永春,</author><author>康龙,</author></authors></contributors><titles><title>电化学混合电容器用新型聚吡咯/介孔碳纳米复合电极</title><secondary-title>物理化学学报</secondary-title><alt-title>Wlhx</alt-title></titles><periodical><full-title>物理化学学报</full-title><abbr-1>Wlhx</abbr-1></periodical><alt-periodical><full-title>物理化学学报</full-title><abbr-1>Wlhx</abbr-1></alt-periodical><number>06</number><keywords><keyword>介孔碳</keyword><keyword>聚吡咯</keyword><keyword>电化学混合电容器</keyword><keyword>能量密度</keyword></keywords><dates><year>2010</year></dates><isbn>1000-6818</isbn><call-num>11-1892/O6</call-num><urls></urls><remote-database-name>Cjfd</remote-database-name></record></Cite></EndNote>[6]图1.PPy/TSA电极在不同扫速下的CV曲线图2.PPy/TSA电极的比电容与扫速的关系图1显示，当扫描速度从10mV/s增加到100mV/s，材料的比电容仅减少了6.8%，显示PPy/TSA电极具有良好的高倍率充放电行为。交流阻抗测试：交流阻抗可以反映电极材料在电极/溶液界面的电荷传递和物质扩散方面的动力学细节。可以计算出电容器的等效串联电阻、溶液电阻、材料/电解液界面双电层电容和赝电容等。交流阻抗测试施加的交流幅值一般为5mV，测试频率范围为10-2~105，阻抗测量时“分析器设置”：欧姆补偿：信号去偏√，输出衰减：*0.01。交流阻抗的结果可以Zview软件中处理，构建一个等效电路，通过全频段进行拟合，即可计算出与电容充放电相关的电化学参数。测试实例一般多孔材料的EIS主要由高频局部的半圆环和低频局部的垂直线组成ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>古宁宇</Author><Year>2002</Year><RecNum>8179</RecNum><record><rec-number>8179</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="2z2atzdxgpt0vmep2afpaf9es0ft0sepe2rv">8179</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>古宁宇,</author><author>钱新明,</author><author><styleface="normal"font="default"size="100%"></style><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">赵峰</style><styleface="normal"font="default"size="100%">,</style></author><author><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">董绍俊,</style></author></authors></contributors><titles><title>复合聚合物电解质的导电行为及电导率的测定</title><secondary-title>分析化学</secondary-title></titles><periodical><full-title>分析化学</full-title></periodical><pages>1-5</pages><volume>30</volume><number>1</number><keywords><keyword>复合聚合物电解质交流阻抗导电行为电导率测定乙烯碳酸酯增塑Peo</keyword></keywords><dates><year>2002</year></dates><isbn>0253-3820</isbn><accession-num>93919X</accession-num><urls></urls><remote-database-provider>VIP</remote-database-provider></record></Cite></EndNote>[7]，其中高频区阻抗的实部反响了带电粒子在孔隙内扩散的难易程度，低频段的直线那么反映了PPy电极的赝电容性能ADDINEN.CITEADDINEN.CITE.DATA[8-9]。图3是PPy/TSA电极在1000次循环前后的Nyquist图，可知经过1000次循环后，PPy/TSA电极在低频区的直线比循环前的直线偏离虚轴更远，即循环后PPy/TSA电极的赝电容下降。根据其阻抗谱特征，构建了一个等效电路并进行EIS解析，如图4。图3.PPy/TSA电极在1000次循环前后的交流阻抗图谱〔空心三角形为循环前的交流阻抗图谱，实心三角形为循环后的交流阻抗图谱〕图4.交流阻抗拟合用等效电路图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〔2〕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。通过屡次循环测量，还可以对电容器的循环寿命进行评估。从充电曲线和放电曲线是否对称，可以判断电容器充放电和相应的电化学反响是否可逆。恒电流充放电参数：充电电流：系统默认的是充电电流为负，放电电流为正，因此在设置的时候注意充电电流和放电电流是一对相反数。充放电的时间也是一样的，只要将充放电时间设置的大于实际的充放电时间就行。电位反转，强调一下是反转，假设是在-0.4V~0.6V进行电化学测试，电容器充电的时候电压下降，当电压下降到-0.4V时，电位反向；放电的时候电压增大，当增大到0.6V的时候电位发生反转，因此在设定的时候根据你所选取的电位范围，设置充电电位小于较负的值，放电电位大于较正的值。对一个非理想电容器，由于存在各种电阻〔材料的接触电阻，孔电阻，电解液电阻等等〕，因此，在不同的电流密度下所得到的电容是不同的。循环次数那么根据需要来设置：如果仅仅想知道在不同充放电流密度下的比电容，可以只循环几次来计算电容值。假设是要进行电容器的循环寿命测试，那么应该将循环测试设置为所需要循环的次数，比方将第1000次循环计算的电容值除以第1次循环计算得到的电容值，我们就可以评价电容器在1000次循环后的稳定性。测试实例在不同电流密度下对PPy/TSA电极进行恒流充放电测试，结果如图5。可见在-0.4~0.6V范围内，充电曲线和放电曲线有较理想的对称性，说明化学氧化法制备的PPy/TSA电极在0.5MNa2SO4中所进行的氧化反响和复原反响是可逆的ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>李永舫</Author><Year>2005</Year><RecNum>40</RecNum><record><rec-number>40</rec-number><foreign-keys><keyapp='EN'db-id='frp5terdlw5xwfe02rn5f52fpszpzpzvzswa'>40</key></foreign-keys><ref-typename='JournalArticle'>17</ref-type><contributors><authors><author>李永舫,</author></authors></contributors><titles><title>导电聚吡咯的研究</title><secondary-title>高分子通报</secondary-title></titles><periodical><full-title>高分子通报</full-title></periodical><pages>51-57</pages><volume>4</volume><keywords><keyword>导电聚吡咯电化学聚合过程聚合机理稳定性电化学性质复合材料</keyword></keywords><dates><year>2005</year></dates><isbn>1003-3726</isbn><accession-num>95630X</accession-num><urls></urls><remote-database-provider>VIP</remote-database-provider></record></Cite></EndNote>[10]。计算说明，在10mA/cm2电流密度下PPy/TSA电极的比容量为270F/g，该值尽管相对于有机电解质体系不算大，但与其它材料在水系电解液中的比容量相当。图5.PPy/TSA电极在不同电流密度下的充放电曲线图6.PPy/TSA电极在10mA/cm2下的比电容量与循环次数的关系在0.5M的Na2SO4中采用10mA/cm2电流对PPy/TSA电极进行循环寿命测试，结果如图6。经过1000次充放电循环后，PPy/TSA电极的比容量下降了约25.5%。循环寿命在最初的200次下降较快，这是因为在长时间充放电过程中，掺杂态聚吡咯会发生聚合物链的膨胀/收缩ADDINEN.CITEADDINEN.CITE.DATA[11]，导致聚吡咯的主链破坏，电极材料内的局部孔隙遭到破坏和隔断，阻碍了带电粒子在孔隙内的传递，使得材料的比电容急剧下降。ADDINEN.REFLIST[1]M.Winter,R.J.Brodd,ChemRev,104(2004)4245-4269.[2]D.Y.Qu,JPowerSources,109(2002)403-411.[3]V.Khomenko,E.Raymundo-Pinero,F.Beguin,JPowerSources,153(2006)183-190.[4]M.Mastragostino,C.Arbizzani,F.Soavi,SolidStateIonics,148(2002)493-498.[5]刘辰光,方海涛,王大伟,李峰,刘敏,成会明,新型炭材料,20(2005)205-210.[6]张晶,孔令斌,蔡建军,杨贞胜,罗永春,康龙,Wlhx,(2010).[7]古宁宇,钱新明,赵峰,董绍俊,分析化学,30(2002)1-5.[8]周鹏伟,李宝华,康飞宇,曾毓群,新型炭材料,21(2006)125-131.[9]W.G.Pell,B.E.Conway,N.Marincic,JElectroanalChem,491(2000)9-21.[10]李永舫,高分子通报,4(2005)51-57.[11]E.Frackowiak,V.Khomenko,K.Jurewicz,K.Lota,F.Beguin,JPowerSources,153(2006)413-418.CS系列电化学工作站常用配件

电解池

盐桥及排气管

饱和甘汞电极、铂金电极、工作电极

铂片电极玻碳电极铂丝对极银氯化银电极电极架1电极架2屏蔽箱模拟电解池

电源线、电极电缆线、USB数据线氧化汞电极石墨电极(石墨棒)

H型电解池武汉科思特仪器://corrtestcorrtest@人事招聘

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配套通气口出气口氧化铝增强无机硅酸锌涂层防腐性能的研究摘要：无机硅酸锌涂层是一种广泛使用的钢铁重防腐涂层。采用在涂料填料中参加氧化铝的方法可以得到具有更好耐磨性能的富锌涂层。本实验研究利用电化学阻抗谱法(EIS)研究了氧化铝的参加对涂层腐蚀防护性能的影响，结果说明氧化铝颗粒的参加使涂层的腐蚀防护性能略有提高。

关键词：无机硅酸锌涂层：氧化铝;电化学阻抗谱;重防腐蚀涂层

0引言

无机硅酸锌涂料作为一种钢铁重防腐涂料已成功应用于轮船、海上采油平台、码头、闸门、贮罐、管道、桥梁等领域。实验说明，在涂料的填料中参加一定量的氧化铝粉体所得到的富锌涂层与没有添加氧化铝的涂层相比具有更好的耐磨损性能，但对于添加氧化铝成分对涂层的腐蚀防护性能的影响目前尚没有相关的文献报道。本文采用测定涂层电化学阻抗谱的方法，对添加氧化铝后的无机硅酸锌涂层的浸泡腐蚀过程进行测试、分析，并与原始的无机硅酸锌涂层进行比照，从而分析氧化铝成分的参加对于涂层腐蚀防护性能的影响。

1材料及实验方法

1.1无机硅酸锌涂层的制备

本实验中无机硅酸锌涂料为双组分体系：原始填料主要为500目锌粉，后添加平均粒径为7μm的氧化铝粉体，粘结剂的主要成分为高模数的硅酸钾溶液;两者按一定比例混合制成涂料，刷涂得到涂层。本实验将不添加氧化铝的涂层(记作Zn涂层)和添加氧化铝的涂层(记作Zn-Al2O3涂层)的腐蚀防护性能进行比照研究，前者是将原始填料和粘结剂直接混合后制备涂料得到涂层，后者是将一定量的氧化铝粉体与原始锌粉填料混合后与粘结剂混合制备涂料得到涂层。氧化铝的参加量为总填料质量的5%。

基材采用45钢，基材所有外表预处理为除油除锈并采用粗砂轮打磨至金属外表完全暴露出白亮的金属色(Sa2.5级);采用刷涂方法制备涂层，腐蚀试样刷涂两层，单层厚度约为30～40μm，涂层固化后总厚度为70～90μm，涂层覆盖试片的所有外表，刷涂后在室内放置一周以保证涂层完全固化。

1.2电化学阻抗谱(EIS)实验方法

电化学阻抗谱技术在涂层作用机理研究方面，已有广泛的应用，从阻抗谱解析数据可以评价涂层的防护性能。本实验中的电化学阻抗测试采用英国Solartron公司的交流阻抗测量系统，使用S1-1287恒电位仪和1255B频率响应分析仪测试体系的电化学阻抗谱。测试频率范围为106～10-2Hz，测试基准电位为涂层电极的开路电位，正弦波信号的振幅为10mV。测试采用典型的三电极系统(如图1所示)，辅助电极为铂电极，参比电极选用饱和甘汞电极，涂层为工作电极。腐蚀介质为3.5%NaCl溶液，一次蒸馏水配置，试剂为分析纯。测试温度为25℃。阻抗数据经计算机采集后，用Z-View软件进行数据处理。将待测涂层试样装配在电解池中，测定涂层体系在不同浸泡时间的电化学阻抗谱。图1电化学阻抗谱测试系统

2结果与讨论

2.1Zn涂层的电化学阻抗谱分析

图2(a)是Zn涂层在3.5%NaCl溶液中浸泡不同时间下的阻抗复平面图，图2(b)为复平面图中高频段局部的放大图。图中可以观察到，Zn涂层在所有浸泡时间内测得的图谱都呈现两个容抗弧的特征，含有两个时间常数。说明作为腐蚀液的电解质溶液已经渗透到了涂层和基体金属界面的位置，并且在界面处形成了腐蚀微电池，因此除了电极外表的电极反响外还有涂层与界面处的电极反响发生[1]。这一点可以从涂层自身的多孔特性来解释，涂层的固化过程为失水固化，涂层内部的水分会通过涂层中的微孔散失，因此在固化后的涂层中也就存在了微孔。但是，这种涂层内部的微孔对腐蚀防护的影响却不大，因为作为固化后涂层中主要成分的锌来说其存在形式以金属锌为主，当电解液渗入后与钢铁和锌构成腐蚀电池时，金属锌首先溶解，以牺牲阳极的方式对钢铁进行保护，从而防止了铁的腐蚀，同时，由于涂层内部的强碱性环境，锌的腐蚀产物将以羟基氯化锌及其衍生物(xZn(OH)·yZnCl2·H2O)为主，这种物质不溶于水且相当稳定，这种物质的存在和积累将逐渐封闭涂层中的微孔，最终使涂层致密化而有效抑制了腐蚀介质的渗透，从而起到对钢材的腐蚀防护作用[2]。

从图2(a)可以看出，随着浸泡时间的延长，低频容抗弧半径增大，说明涂层极化电阻增大，也就是说涂层/基体的反响减弱，耐蚀性提高。因此，由于涂层不断自发生成腐蚀产物，不会引起基体局部腐蚀的继续开展。图2Zn涂层在315%NaCl溶液中不同浸泡时间的阻抗复平面图

2.2Zn-Al2O3涂层的电化学阻抗谱分析

图3(a)、图3(b)分别是Zn-Al2O3涂层在3.5%NaCl溶液中浸泡不同时间的阻抗复平面图和阻抗复平面高频段放大图。图中阻抗谱的变化规律与Zn涂层相似，都表现为一个高频区的小容抗弧和一个低频区的大容抗弧。但是，比照图2(b)和图3(b)可以发现，氧化铝的添加使涂层自身的电阻值明显增大，而图3(a)中低频段的阻抗谱表现出Warburg扩散阻抗的特征，也就是说腐蚀介质在涂层中的扩散过程受到限制，而成为涂层电极反响的控制步骤。由此可以推断，氧化铝的参加降低了涂层的导电性，同时增大了涂层的致密度。

2.3等效电路模型及阻抗谱曲线的解析

根据所得阻抗谱的特征，实验中选用图4所示等效电路，利用阻抗谱数据分析软件Z-View对图谱进行解析。图中，Rpo为涂层电阻，反映了涂层阻挡电解质穿透涂层的能力，是评价涂层耐蚀性能的重要参数。Cc是涂层的电容，由于电解质渗透到涂层中，引起涂层介电常数的变化，使涂层电容发生变化，因此Cc于涂层中电解质溶液的扩散行为有关，反映了涂层的抗渗透性能[3]。在涂装体系的交流阻抗图谱中，高频局部主要反映的是涂层的信息，低频局部表达的是金属/涂层界面反映的信息，也就是金属腐蚀的电化学反响过程，从而分析涂层的作用机理[4]。图3

Zn-Al2O3涂层在315%NaCl溶液中不同浸泡时间的阻抗复平面图

Rs—溶液电阻;Cc—涂层电容;Rpo—涂层电阻;Cdl—双电层电容;Rt—极化电阻图4等效电路

根据所给出的等效电路拟合获得Zn涂层和Zn-Al2O3涂层的涂层电阻(Rpo)随浸泡时间的变化规律，如图5所示。可以看出两种涂层的电阻随浸泡时间的变化规律根本相同：在浸泡初期涂层电阻急剧下降，这是由于随着电解质的渗入涂层的主要成分锌粉的作用越来越明显，作为一种导体颗粒，必然会使电阻变小[2]。随后电阻值开始上升并在某一时候到达稳定值，说明电解质对涂层的渗透在某时刻到达饱和状态，同时随着腐蚀产物的不断增加，填充了锌粉颗粒间的空隙，使得涂层更加致密稳定[5]。

从涂层电阻这个特征参数的变化可以看出：Zn涂层和Zn-Al2O3涂层差异不大，但随着浸泡时间的增加，Zn-Al2O3涂层的耐蚀性略优于Zn涂层。

3结语

(1)利用电化学阻抗谱可以对涂层腐蚀防护的动态过程进行考察，记录不同腐蚀阶段的涂层参数，从而对涂层的腐蚀防护机理进行研究。

(2)氧化铝成分的参加可以增强涂层的腐蚀防护能力，在进入稳定防护阶段后，Zn-Al2O3涂层的腐蚀防护性能优于Zn涂层。图5Zn涂层与Zn-Al2O3涂层电阻随着浸泡时间的变化

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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，可以全部或局部替代传统的蓄电池；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。

(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v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那么为一个恒定的负值。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复原反响，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复原峰的位置，我们可以判断体系中发生了哪些氧化复原反响。

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)。扫描速率可以根据需要设置，注意扫描速率和采样频率的设置是对应的，假设是扫描速率较高(100mV/s)，那么采样频率也应较高(100Hz)，以保证较小的电位间隔(1mV)。在电容性能测试中，在进行第一圈扫描时，可能电极外表没有到达平衡，因而CV曲线可能不能完全闭合，因此有必要多循环几次以便选取最正确的循环。

1.2仪器参数设置：

电流量程选择“自动切换”，电流量程应大于测试体系的最大电流值；无欧姆降补偿；接地模式：实地；滤波器电容值越小滤波效果越差，一般设置电容值为2.2nF。

1.3电解池参数设置：

电极面积也就是所采用的工作电极的面积。

对CV图的后期处理可以在电化学工作站自带的Cview软件中进行。可以进行CV的电流对电压的积分，算出材料的比电容。此外，CV也可以做电池的循环寿命测试。设置固定的扫速和循环次数，就可以进行电容器的寿命测试。

1.4测试实例：

图1为PPy/TSA(聚吡咯)电极在0.5MNa2SO4溶液中的循环伏安测试曲线。在-0.4V～0.6V范围内，CV曲线均呈现出较理想的电容矩形特征[5]，并且曲线关于零电流基线根本对称，说明材料在充放电过程中所发生的氧化复原过程根本可逆。当扫描速度增加到100mV/s的时候，CV曲线仍没有偏离矩形；同时，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[6]。

图1.PPy/TSA电极在不同扫速下的CV曲线

图2.PPy/TSA电极的比电容与扫速的关系

图1显示，当扫描速度从10mV/s增加到100mV/s，材料的比电容仅减少了6.8%，显示PPy/TSA电极具有良好的高倍率充放电行为。2.交流阻抗测试

交流阻抗可以反映电极材料在电极/溶液界面的电荷传递和物质扩散方面的动力学细节。可以计算出电容器的等效串联电阻、溶液电阻、材料/电解液界面双电层电容和赝电容等。

交流阻抗测试施加的交流幅值一般为5mV，测试频率范围为10-2～105，阻抗测量时“分析器设置”：欧姆补偿：信号去偏√，输出衰减：*0.01。交流阻抗的结果可以在Zview软件中处理，构建一个等效电路，通过全频段进行拟合，即可计算出与电容充放电相关的电化学参数。

2.1测试实例

一般多孔材料的EIS主要由高频局部的半圆环和低频局部的垂直线组成[7]，其中高频区阻抗的实部反响了带电粒子在孔隙内扩散的难易程度，低频段的直线那么反映了PPy电极的赝电容性能[8-9]。图3是PPy/TSA电极在1000次循环前后的Nyquist图，可知经过1000次循环后，PPy/TSA电极在低频区的直线比循环前的直线偏离虚轴更远，即循环后PPy/TSA电极的赝电容下降。根据其阻抗谱特征，构建了一个等效电路并进行EIS解析，如图4。

图3.PPy/TSA电极在1000次循环前后的交流阻抗图谱(空心三角形为循环前的交流阻抗图谱，实心三角形为循环后的交流阻抗图谱)图4.交流阻抗拟合用等效电路图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

〔2〕

其中I为充电电流，Δt为放(充)电时间，ΔV是放(充)电电势差，m是材料质量。通过屡次循环测量，还可以对电容器的循环寿命进行评估。从充电曲线和放电曲线是否对称，可以判断电容器充放电和相应的电化学反响是否可逆。

3.1恒电流充放电参数：

充电电流：系统默认的是充电电流为负，放电电流为正，因此在设置的时候注意充电电流和放电电流是一对相反数。充放电的时间也是一样的，只要将充放电时间设置的大于实际的充放