电化学工作站简介

1、电化学工件站简介,-报告人：谢玉强 2013.8.30,主要内容,1. 基本原理和结构 2. 主要测试方法 3. 循环伏安法 4. 交流阻抗法,1. 基本原理和结构,CS310型电化学工作站前面板 绿色的工作电极WE 红色的辅助电极CE 黄色的参比电极RE 黑色的屏蔽地线,电路原理图,三电极体系,2. 基本应用和测试方法,2.1 应用领域 2.1.1 研究电化学机理，对物质进行定性和定量分析 2.1.2 常规电化学测试，包括电合成和电沉积（电镀）性能评价 2.1.3 功能和能源材料，如电池、超级电容器、纳米材料、生物传感器等材料的机理和制备研究 2.1.4 缓蚀剂、水质稳定剂、涂层以及阴极保护

2、效率快速评价以及氢渗测试等 2.1.5 金属材料在导电性介质（包括水/混凝土等环境）中的腐蚀电化学测试,2.2 常用测试方法 2.2.1 稳态测试方法，包括恒电位极化、动点位扫描、恒电流极化、动电流扫描 2.2.2 暂态电化学测试，包括恒电流阶跃、恒电位阶跃 2.2.3 电分析化学方法，包括线性扫描伏安、循环伏安、方波循环伏安 2.2.4 线性扫描溶出伏安 2.2.5 双恒电位测量 2.2.6 交流阻抗测试，包括阻抗频率扫描、阻抗时间扫描、阻抗电位扫描,Corrtest 软件主界面,3.交流阻抗测试,3.1 阻纳的由来 R=H(s)*P H（s）：传输函数，R和P是响应和扰动函数的拉氏变换。

3、如果扰动为正弦波，则传输函数称为频响函数。,3.1.2 测量传输函数对系统的要求 1. 因果性 2. 线性 3. 稳定性,3.2 Nyquist图和Bode图,3.3 电极过程,3.3.1 电极系统 电极系统：由离子导体相和电子导体相组成，并且在相互接 触的界面上有电荷在两相之间移动。 电极反应：电极系统中伴随着电荷转移而在两相界面上发生 的化学反应 电极反应包含相内的传质过程和相界面的反应过程。 电极反应由一系列步骤串联而成的复杂过程，在定常态下， 阻力最大的步骤称为决速步骤。,3.3.2 锂电池电极过程模型 包括吸附模型和表面层模型 表面层模型,实用化嵌合物电极的嵌锂模型,3.4 EIS的

4、目的和数据处理方法,EIS是研究电极反应动力学以及电极界面现象的重要的电化 学方法。 目的：1、通过EIS的谱图，确定等效电路或数学模型，推测 电极系统中包含的动力学过程及其机理。 2、确定模型中的相关参数值，从而估算有关过程的 动力学参数。,数据处理方法： 1、已知阻抗谱对应的数学模型或等效电路，可先确定数学物理模型，然后将阻抗谱对模型进行曲线拟合，求出数学模型中各参数的参数值。 2、,3.3 等效元器件及其特性,3.3.1 电路描述码或CDC（Circuit description code, ） 在偶数组数的括号（包括没有括号的情况）内，各个元件 或复合元件相互串联；在奇数组数的括号内，

5、各个元件或复 合元件相互并联，如下图中的电路和电路描述码。,3.3.2 等效元器件的阻纳和图形特征 1. 等效电阻 2. 等效电容 3. 等效电感,3.3.3 两个特殊的等效元器件 常相位角元件Q 电双层电容的频响特性和纯电容有或大或小的偏移，称为弥 散效应，该等效元器件用Q表示，其阻纳和相位角的正切分 别为,Q有两个参数：一个参数是Y0，其单位是-1 cm-2s-n，取正值； 另一个参数是n，它是无量纲的指数。当n=0时，Q就相当于 电阻，Y0=1/R; 当n=1时，Q就相当于电容，Y0=C,Y=jwC，Z=-j/(wC); 当n=-1时，Q就相当于电感，Y0=1/L,Y=-j/(wL)，Z=-jwL; 当n=0.5时，Q就相当于由半无限扩散引起的韦伯（Warburg）阻抗，Y0=1/L,Y=-j/(wL)，Z=-jwL； 当0.5n1时，Q具有电容性，可替代双电层电容作为界面双电层的等效元件。,2. 平面电极的半无限扩散阻抗等效元器件W 半无限扩散：厚度可以近似的认为是无限的滞留层的扩散过 程。电极系统中在恒温静置的溶液中的扩散过程可以近似的 认为是半无限扩散。扩散阻抗的表达式为： 当频率远大于2