电化学工作站简介

1、电化学工件站简介电化学工件站简介-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、涂层以及阴极保护效率快速评价以及氢渗测

2、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)*PH（s）：传输函数，R和P是响应和扰动函数的拉氏变换。如果扰动为正弦波，则传输函数称为频响函数。3.1

3、.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

4、：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，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

5、阻2. 等效电容3. 等效电感3.3.3 两个特殊的等效元器件1. 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