電化學(xué)工作站

 電化學(xué)工作站在電池檢測中占有重要地位，它將恒電位儀、恒電流儀和電化 學(xué)交流阻抗分析儀有機(jī)地結(jié)合，既可以做三種基本功能的常規(guī)試 驗(yàn)，也可以做基于這三種基本功能的程式化試驗(yàn)。在試驗(yàn)中，既能檢測電池電壓、電流、容量等基本參數(shù)，又能檢測體現(xiàn)電池反應(yīng)機(jī)理的交流阻抗參數(shù)，從而完成對(duì)多種狀態(tài)下電池參數(shù)的跟蹤和分析。
1. 提供交流阻抗及多種常規(guī)電化學(xué)測試，交流阻抗譜寬在同類產(chǎn)品中*。
2.先進(jìn)的非線性阻抗擬合技術(shù)，可zui有效的表征測試體系；*提供BV方程擬合工具，通過穩(wěn)態(tài)極化曲線可測定體系的基本反應(yīng)參數(shù)。
3.具有高輸入阻抗，大電流，可支持至100A電流
4.電化學(xué)噪音，多池多通道，序列測量等多個(gè)功能
5.特別設(shè)計(jì)的微分電容測試技術(shù)，*消除了測試曲線的扭曲、毛刺現(xiàn)象
6.信噪比為同類產(chǎn)品，測試數(shù)據(jù)度位于*，重現(xiàn)性優(yōu)良
7.針對(duì)大電流測試，推薦遮斷電流法技術(shù)，有效的保持高頻區(qū)阻抗測試精度；特別設(shè)計(jì)的松弛伏安法（RV）使得涂層低頻區(qū)測試速度提高百倍
8.推出光電效應(yīng)測試系統(tǒng)，可檢測光-電流、光-電壓在不同條件下的變化，測試光電流效率、激發(fā)電子壽命及擴(kuò)散系數(shù)等 
電化學(xué)阻抗譜。
1.電化學(xué)阻抗譜是一種相對(duì)來說比較新的電化學(xué)測量技術(shù)，它的發(fā)展歷史不長，但是發(fā)展很迅速，目前已經(jīng)越來越多地應(yīng)用于電池、燃料電池以及腐蝕與防護(hù)等電化學(xué)領(lǐng)域。利用EIS可以分析電極過程動(dòng)力學(xué)、雙電層和擴(kuò)散等，可以研究電極材料、固體電解質(zhì)、導(dǎo)電高分子以及腐蝕防護(hù)機(jī)理等。
2. 電化學(xué)阻抗譜的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)和前幾章我們討論的控制電勢和控制電流技術(shù)基本類似，也是給電化學(xué)系統(tǒng)施加一個(gè)擾動(dòng)電信號(hào)，然后來觀測系統(tǒng)的響應(yīng)，利用響應(yīng)電信號(hào)分析系統(tǒng)的電化學(xué)性質(zhì)。所不同的是，EIS給電化學(xué)系統(tǒng)施加的擾動(dòng)電信號(hào)不是直流電勢或電流，而是一個(gè)頻率不同的小振幅的交流正弦電勢波，測量的響應(yīng)信號(hào)也不是直流電流或電勢隨時(shí)間的變化，而是交流電勢與電流信號(hào)的比值，通常稱之為系統(tǒng)的阻抗，隨正弦波頻率?的變化,或者是阻抗的相位角隨頻率的變化?？梢愿庇^的從這個(gè)示意圖來看，利用波形發(fā)生器，產(chǎn)生一個(gè)小幅正弦電勢信號(hào)，通過恒電位儀，施加到電化學(xué)系統(tǒng)上，將輸出的電流/電勢信號(hào)，經(jīng)過轉(zhuǎn)換，再利用鎖相放大器或頻譜分析儀，輸出阻抗及其模量或相位角。通過改變正弦波的頻率，可獲得一些列不同頻率下的阻抗、阻抗的模量和相位角，作圖即得電化學(xué)阻抗譜-這種方法就稱為電化學(xué)阻抗譜法。將電化學(xué)阻抗譜技術(shù)進(jìn)一步延伸，在施加小幅正弦電勢波的同時(shí)，還伴隨一個(gè)線性掃描的電勢， 這種技術(shù)稱之為交流伏安法。本章只介紹電化學(xué)阻抗譜技術(shù)。由于擾動(dòng)電信號(hào)是交流信號(hào)，所以電化學(xué)阻抗譜也叫做交流阻抗譜。
3. 電化學(xué)阻抗技術(shù)就是測定不同頻率?的擾動(dòng)信號(hào)X和響應(yīng)信號(hào)Y的比值，得到不同頻率下阻抗的實(shí)部、虛部、模值和相位角，然后將這些量繪制成各種形式的曲線，就得到電化學(xué)阻抗譜，常用的電化學(xué)阻抗譜有兩種：一種叫做奈奎斯特圖（Nyquist plot）， 一種叫做波特圖（Bode plot）。
4. Nyquist plot是以阻抗的實(shí)部為橫軸，虛部的負(fù)數(shù)為縱軸，圖中的每個(gè)點(diǎn)代表不同的頻率，左側(cè)的頻率高，成為高頻區(qū)，右側(cè)的頻率低，成為低頻區(qū)。
5. Bode plot圖包括兩條曲線，它們的橫坐標(biāo)都是頻率的對(duì)數(shù)，縱坐標(biāo)一個(gè)是阻抗模值的對(duì)數(shù)，另一個(gè)是阻抗的相位角。利用Nyquist plot 或者是Bode plot就可以對(duì)電化學(xué)系統(tǒng)的阻抗進(jìn)行分析，進(jìn)而獲得有用的電化學(xué)信息。
6. 一個(gè)電化學(xué)系統(tǒng)必須滿足如下三個(gè)基本條件，才能保證測量的阻抗譜具有意義。
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7. （1）因果性條件（causality）:輸出的響應(yīng)信號(hào)只是由輸入的擾動(dòng)信號(hào)引起的的。也就是 說測量信號(hào)和擾動(dòng)信號(hào)之間存在*對(duì)應(yīng)的因果關(guān)系，任何其它干擾信號(hào)都必須排除。如果充分注意了電化學(xué)系統(tǒng)環(huán)境因素（比如溫度等）的控制，這個(gè)條件比較容易滿足。 （2）線性條件（linearity）: 輸出的響應(yīng)信號(hào)與輸入的擾動(dòng)信號(hào)之間存在線性關(guān)系。通常的情況下，電化學(xué)系統(tǒng)的電流與電勢之間是不符合線性關(guān)系的，而是由體系的動(dòng)力學(xué)規(guī)律決定的非線性關(guān)系。但是，當(dāng)采用小幅度的正弦波電勢信號(hào)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行擾動(dòng)時(shí)，作為擾動(dòng)信號(hào)的電勢和響應(yīng)信號(hào)的電流之間可近似看作呈線性關(guān)系，從而可近似的滿足線性條件。通常作為擾動(dòng)信號(hào)的電勢正弦波的幅度在5mV左右，一般不超過10mV。 （3）穩(wěn)定性條件: 擾動(dòng)不會(huì)引起系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，當(dāng)擾動(dòng)停止后，體系能夠回復(fù)到原先的狀態(tài)。對(duì)于可逆反應(yīng)來說，穩(wěn)定性條件比較容易滿足，對(duì)于不可逆的電極過程，只要電極表面的變化不是很快，當(dāng)擾動(dòng)幅度小，作用時(shí)間短，擾動(dòng)停止后，系統(tǒng)也能夠恢復(fù)到離原先狀態(tài)不遠(yuǎn)的狀態(tài)?？梢越频恼J(rèn)為滿足穩(wěn)定性條件。對(duì)于非?？焖俚碾姌O反應(yīng)，或者是擾動(dòng)的頻率低，作用時(shí)間長時(shí)，穩(wěn)定性條件的滿足較困難，所以EIS研究快速不可逆反應(yīng)有一定困難。 有限性條件：在整個(gè)頻率范圍內(nèi)所測定的阻抗或?qū)Ъ{值是有限的
8. EIS法具有如下的特點(diǎn):
(1）由于采用小幅度的正弦電勢信號(hào)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行微擾，當(dāng)在平衡電勢附近測量時(shí)，電極 上交替出現(xiàn)陽極和陰極過程，二者作用相反，因此，即使擾動(dòng)信號(hào)長時(shí)間作用于電極，也不會(huì)導(dǎo)化現(xiàn)象的積累性發(fā)展和電極表面狀態(tài)的積累性變化（zui電極表面狀態(tài)的破壞作用較小）。因此EIS法是一種“準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)方法”。
 （2）由于電勢-電流間存在線性關(guān)系，測量過程中電極處于準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)，使得測量結(jié)果的數(shù) 學(xué)處理大大簡化。
（3）EIS是一種頻率域測量方法，可測定的頻率范圍很寬，因而比常規(guī)方法得到更多的 動(dòng)力學(xué)信息和電極界面結(jié)構(gòu)信息。
9. 在固體電極的EIS測量中發(fā)現(xiàn)，曲線總是或多或少的偏離半圓軌跡，而表現(xiàn)為一段圓弧， 因此被稱為容抗弧，這種現(xiàn)象被稱為“彌散效應(yīng)”，產(chǎn)生彌散的原因還不十分清楚，一般認(rèn)為同電極表面的不均勻性、電極表面的吸附層及溶液導(dǎo)電性差有關(guān)。它反映了電極雙電層偏離理想電容的性質(zhì)，也就是說，把電極界面的雙電層簡單的等效為一個(gè)物理純電容式是不夠準(zhǔn)確的。