电化学交流阻抗测量原理

1、电化学交流阻抗测量原理,阻抗基本定义： 对于一个稳定的线性系统m，如果以一个角频率为的正弦波电信 号 x（电压或电流）输入该系统，相应的从该系统输出一个角频 率为 的正弦波电信号y（电流或电压）, 此时 线性系统的频响 函数 g=y/x就是阻抗或导纳。 x y g = y / x 欧姆定律：e(电压)= i(电流) z(阻抗,m,电化学交流阻抗测量原理,直流电阻：可看做频率为0时的交流阻抗 交流阻抗测量条件：因果性，线性，稳定性，有限性。 正弦波电位扰动幅度：通常5 10mv 交流电压（）: et = e0sin(t) 交流电流（）: it = i0sin(t +

2、) 交流阻抗（z）: z = et / it,交流导纳（y）: y = it / et 交流阻抗矢量（或复数）表示法： = zreal + zimag （实部） （虚部） 阻抗模值：|z|2 = + = e0 / i0 相位角： tan = - zimag / zreal 其中： = 2f，f为交流电信号频率,电化学交流阻抗测量原理,交流阻抗测量原理,等效电路元件频率响应,电阻（）：z = r； = 0 电容（c）： z = 1/jc; = -90 电感（l）： z = jl; = 90 常相位角元件（cpe） z = (1/0v) (j/0)-; t

3、hales表示法 z = (1/q) (j)-; zman表示法 z = a(j)-; gamry表示法 其中： = 2f，0 = 21000 =0时电阻；=1时电容；=0.5时阻抗,-1时电感； 扩散阻抗（） zw = w (j)-1/2 ; 表示法 zw = w-1 (j)-1/2 ; zman表示法 zw = w (j)-1/2 ; gamry表示法,等效电路元件频率响应,电化学交流阻抗等效电路模型 用电子元件构建电路模型，通过拟合计算元件参数值，使得该电路模型的交流阻抗谱图与实际测量的交流阻抗谱图一致 交流阻抗谱图拟合得到的等效电路不是唯一的，必

4、须针对实际的被测量体系进行合理的物理过程解释，对等效电路中的每个元件说明其物理意义,zhit转换： 将相位对频率变化的曲线经过zhit转换后 得到阻抗模值随频率的变化曲线。 k-k转换（-）： 交流阻抗谱图实部和虚部的关系,电极/溶液界面的等效电路,未补偿的溶液电阻（ru） ru = l/(a)； -为电导率，a-电极面积 l-为工作电极与参比电极之间的距离 双电层电容（cdl）: 电极和溶液界面 之间的电容 we cdl ru ref,电化学工作站原理图,四电极连接示意图,二电极连接示意图,三电极连接示意图,四电极连接示意图,电化学交流阻抗谱图解析,根据测量得到的e

5、is谱图，确定等效电路。 根据已建立的等效电路，设置各个元件的参数值。 应用等效电路拟合软件，自动调整各个元件的参数值，使得等效电路的eis谱图与测量的eis谱图逐渐逼近，直到满足拟合软件所控制的误差条件 为止。 可用拟合软件查看在频率坐标范围内的拟合误差分布图、各个元件的影响频谱图、预测阻抗等效 电路在更低频率或更高频率范围内的变化趋势,常用的阻抗谱图,bode图： 阻抗模值的对数log|z|和相位角对相同的横坐标频率的对数logf作图。 图（阻抗复数平面图）： 阻抗虚部为纵坐标，阻抗实部为横坐标作图,sim交流阻抗拟合特点,从交流阻抗bode图曲线上直接选择频率数据点，然后

6、选择阻抗元件类型，软件自动提示该元件的初始值。 等效电路可分成多个部分，然后进行串/并联连接。 每个部分等效电路可实现所有阻抗元件的串/并联连接 等效拟合时选取数据点方式：自动选点、手动选点。 等效电路拟合后可查看每个元件的频率响应分布图。 等效电路频谱图的频率坐标可任意设置,eis、imvs、imps对比,eis、imps、imvs原理,交流阻抗测量方法,1、开路电位：交流电压扰动法，交流电流扰动法 2、恒电位：交流电压扰动法 3、恒电流：交流电流扰动法 4、恒电流：交流电压扰动法 5、时间参数变化，一系列测量交流阻抗 6、恒电位参数变化，一系列测量交流阻抗 7、恒电流参数变化，一系列测量交流阻抗 8、rmux多通道变化，一系列测量交流阻抗（4/10v,交流阻抗测量方法,9、pad4多通道同时测量交流阻抗（4v/输入阻抗200k） 10、电池循环充、放电的同时测量交流阻抗 11、固定单一频率系列测量交流阻抗，可实现交流阻抗（或电容） 对电位变化、电流变化、时间变化等一 系列测量。 12、控制光强度的同时测量太阳能电池的交流阻抗 13、控制太阳能电池短路放电的同时测量交流阻抗 14、涂层评价ac-dc-ac系列测量交流阻抗 15、数据存储、数据列表、图形输出至word剪切板、图片打印