超級(jí)電容器電化學(xué)測(cè)試方法

1、超級(jí)電容器電極的性能測(cè)試超級(jí)電容器電極的性能測(cè)試超級(jí)電容器的主要技術(shù)指標(biāo)有比容量、充放電速率、循環(huán)壽命等。實(shí)驗(yàn)采用CHI760電化學(xué)工作站（包括循環(huán)伏安法、恒電流電位法等），考察不同方法處理后電極的電化學(xué)性能。1.電化學(xué)體系三電極介紹電化學(xué)體系三電極介紹電化學(xué)體系借助于電極實(shí)現(xiàn)電能的輸入或輸出，電極是實(shí)施電極反應(yīng)的場(chǎng)所。電化學(xué)體系二電極體系 三電極體系： 三電極兩回路 三電極組成兩個(gè)回路：研究電極和參比電極：構(gòu)成一個(gè)不通或基本少通電的體系，利用參比電極電位的穩(wěn)定性來測(cè)量工作電極的電極電位。研究電極和輔助電極：構(gòu)成一個(gè)通電的體系，用來測(cè)量工作電極通過的電流。2 2、循環(huán)伏安法、循環(huán)伏安法伏安分析

2、法是以被分析溶液中電極的電位-電流行為為基礎(chǔ)的一類電化學(xué)分析方法。伏安分析法中所加電位稱為激勵(lì)信號(hào)，如果電位激勵(lì)信號(hào)為線性電位激勵(lì)，所獲得的電流響應(yīng)與電位的關(guān)系稱為線性伏安掃描；如果電位激勵(lì)信號(hào)為三角波激勵(lì)信號(hào)，所獲得的電流響應(yīng)與電位激勵(lì)信號(hào)的關(guān)系稱為循環(huán)伏安掃描。循環(huán)伏安法的典型激發(fā)信號(hào)三角波電位，轉(zhuǎn)換電位為E1V和E2V循環(huán)伏安法一般用于研究電極過程，它是一個(gè)十分有用的方法。它能迅速提供電活性物質(zhì)電極反應(yīng)的可逆性，化學(xué)反應(yīng)歷程，電活性物質(zhì)的吸附以及電極有效表面積的計(jì)算等許多信息。循環(huán)伏安測(cè)試超級(jí)電容器比容量循環(huán)伏安測(cè)試超級(jí)電容器比容量對(duì)于雙電層電容器，我們可以用平板電容器模型進(jìn)行理想等效處

3、理:其電容值為：dVdQCdtdVidVidtdVdQCmCCm由公式：、 dQ=idt可得：然后按照電極上活性物質(zhì)的質(zhì)量就可以求算出這種電極材料的比容量。式中:m一電極上活性材料的質(zhì)量，g任意電位處的電容任意電位處的電容任意電位窗口（任意電位窗口（V1V2）內(nèi)的平均電容內(nèi)的平均電容）V-V（idV12VV21C 應(yīng)該從中間紅線開始積分，因?yàn)槟鞘请娏髁泓c(diǎn)。從公式來看，積分區(qū)間為V0-V，即正掃或反掃的那一段，如果用origin積分的話，也應(yīng)該只用其中正掃或反掃的那一段進(jìn)行積分；也有文獻(xiàn)中公式為循環(huán)積分，但分母中有個(gè)2倍，這樣用origin積分時(shí)應(yīng)該用循環(huán)的兩段進(jìn)行積分，面積近似為上述公式積分的

4、兩倍，但由于除了一個(gè)2倍，因而計(jì)算結(jié)果仍為實(shí)際的電容。(a)實(shí)際循環(huán)伏安曲線RC較大(b)理想循環(huán)伏安曲線RC較小在電容器電容不變的情況下，電流隨著掃描速度增大而成比例增大，過渡時(shí)間RC卻不隨掃描速度發(fā)生變化，所以當(dāng)以比容量為縱坐標(biāo)單位時(shí)，掃描速度越快曲線偏離矩形就越遠(yuǎn)。掃描速度越快曲線偏離矩形就越遠(yuǎn)。 對(duì)雙電層電容器，對(duì)雙電層電容器，CV曲線越接近矩形，說明電容性能越理想曲線越接近矩形，說明電容性能越理想 RCmemiC11考慮到過渡時(shí)間RC的電極材料比容量可用曲線關(guān)于零電流基線基本對(duì)稱，說明材料在充放電過程中所發(fā)生的氧化還原過程基本可逆。 當(dāng)掃描電位方向改變時(shí)，電流表現(xiàn)出了快速響應(yīng)特征，說

5、明電極在充放電過程中動(dòng)力學(xué)可逆性良好。 由于界面可能會(huì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)，實(shí)際電容器的CV圖總是會(huì)略微偏離矩形。對(duì)于贗電容型電容器，從循環(huán)伏安圖中所表現(xiàn)出的氧化還原峰的位置，我們可以判斷體系中發(fā)生了哪些氧化還原反應(yīng)。掃描速度增加時(shí)為何電容值下降？化學(xué) 離子的吸附脫附和表面活性面積的減少物理 膨脹和收縮 從恒電流充放電中可以計(jì)算出電極材料的比電容，其依據(jù)為公式 其中I為充電電流，t為放（充）電時(shí)間，V是放（充）電電勢(shì)差，m是材料質(zhì)量。3 3、恒電流充放電測(cè)試、恒電流充放電測(cè)試VtiVQCiVRViRVtiC)(12Current/ATime/s對(duì)一個(gè)非理想電容器，由于存在各種電阻（材料的接觸電阻，孔電阻，電解液電阻等等），因此，在不同的電流密度下所得到的電容是不同的。050100150