《電化學(xué)交流阻抗測量原理》課件模板

（Excellenthandouttrainingtemplate）《電化學(xué)交流阻抗測量原理》

電化學(xué)交流阻抗測量原理阻抗基本定義：

對于一個(gè)穩(wěn)定的線性系統(tǒng)M，如果以一個(gè)角頻率為ω的正弦波電信號X（電壓或電流）輸入該系統(tǒng)，相應(yīng)的從該系統(tǒng)輸出一個(gè)角頻率為ω的正弦波電信號Y（電流或電壓）,

此時(shí)線性系統(tǒng)的頻響

函數(shù)G=Y/X就是阻抗或?qū)Ъ{。

XYG=Y/X歐姆定律：E(電壓)=I(電流)×Z(阻抗)M

電化學(xué)交流阻抗測量原理直流電阻：可看做頻率為0時(shí)的交流阻抗交流阻抗測量條件：因果性，線性，穩(wěn)定性，有限性。正弦波電位擾動幅度：通常5~10mV交流電壓（Voltage）:Et=E0sin(ωt)交流電流（Current）:It=I0sin(ωt+?)交流阻抗（Zω）:Z=Et/It交流導(dǎo)納（Yω）:Y=It/Et交流阻抗矢量（或復(fù)數(shù)）表示法：Ztotal=Zreal+Zimag（實(shí)部）（虛部）阻抗模值：|Z|2=Zreal2+Zimag2=E0/I0相位角：tan?=-Zimag/Zreal

其中：ω=2πf，f為交流電信號頻率

電化學(xué)交流阻抗測量原理交流阻抗測量原理等效電路元件頻率響應(yīng)電阻（）：Z=R；?=0電容（C）：Z=1/jωC;?=-90電感（L）：Z=jωL;?=90常相位角元件（CPE）Z=(1/ω0V)(jω/ω0)-α;Thales表示法Z=(1/Q)(jω)-α;Zman表示法Z=A(jω)-ɑ;Gamry表示法其中：ω=2πf，ω0=2π×1000

α=0時(shí)電阻；ɑ=1時(shí)電容；ɑ=0.5時(shí)Warburg阻抗

ɑ=-1時(shí)電感；擴(kuò)散阻抗（Warburg）Zw=W(jω)-1/2;Thales表示法Zw=W-1(jω)-1/2;Zman表示法Zw=W(jω)-1/2;Gamry表示法

等效電路元件頻率響應(yīng)電化學(xué)交流阻抗等效電路模型用電子元件構(gòu)建電路模型，通過擬合計(jì)算元件參數(shù)值，使得該電路模型的交流阻抗譜圖與實(shí)際測量的交流阻抗譜圖一致交流阻抗譜圖擬合得到的等效電路不是唯一的，必須針對實(shí)際的被測量體系進(jìn)行合理的物理過程解釋，對等效電路中的每個(gè)元件說明其物理意義。

ZHIT轉(zhuǎn)換：

將相位對頻率變化的曲線經(jīng)過ZHIT轉(zhuǎn)換后

得到阻抗模值隨頻率的變化曲線。K-K轉(zhuǎn)換（Kramers-Kronig）：

交流阻抗譜圖實(shí)部和虛部的關(guān)系。電極/溶液界面的等效電路未補(bǔ)償?shù)娜芤弘娮瑁≧u）Ru=L/(σA)；σ--為電導(dǎo)率，A--電極面積L--為工作電極與參比電極之間的距離雙電層電容（Cdl）:電極和溶液界面之間的電容WECdlRuRef電化學(xué)工作站原理圖

四電極連接示意圖二電極連接示意圖三電極連接示意圖四電極連接示意圖電化學(xué)交流阻抗譜圖解析根據(jù)測量得到的EIS譜圖，確定等效電路。根據(jù)已建立的等效電路，設(shè)置各個(gè)元件的參數(shù)值。應(yīng)用等效電路擬合軟件，自動調(diào)整各個(gè)元件的參數(shù)值，使得等效電路的EIS譜圖與測量的EIS譜圖逐漸逼近，直到滿足擬合軟件所控制的誤差條件為止?？捎脭M合軟件查看在頻率坐標(biāo)范圍內(nèi)的擬合誤差分布圖、各個(gè)元件的影響頻譜圖、預(yù)測阻抗等效電路在更低頻率或更高頻率范圍內(nèi)的變化趨勢。常用的阻抗譜圖BODE圖：

阻抗模值的對數(shù)log|Z|和相位角對相同的橫坐標(biāo)頻率的對數(shù)logf作圖。Nyquist圖（阻抗復(fù)數(shù)平面圖）：阻抗虛部為縱坐標(biāo)，阻抗實(shí)部為橫坐標(biāo)作圖。SIM交流阻抗擬合特點(diǎn)：從交流阻抗BODE圖曲線上直接選擇頻率數(shù)據(jù)點(diǎn)，然后選擇阻抗元件類型，軟件自動提示該元件的初始值。等效電路可分成多個(gè)部分，然后進(jìn)行串/并聯(lián)連接。每個(gè)部分等效電路可實(shí)現(xiàn)所有阻抗元件的串/并聯(lián)連接等效擬合時(shí)選取數(shù)據(jù)點(diǎn)方式：自動選點(diǎn)、手動選點(diǎn)。等效電路擬合后可查看每個(gè)元件的頻率響應(yīng)分布圖。等效電路頻譜圖的頻率坐標(biāo)可任意設(shè)置。EIS、IMVS、IMPS對比EIS、IMPS、IMVS原理

交流阻抗測量方法

1、開路電位：交流電壓擾動法，交流電流擾動法2、恒電位：交流電壓擾動法3、恒電流：交流電流擾動法4、恒電流：交流電壓擾動法5、時(shí)間參數(shù)變化，一系列測量交流阻抗6、恒電位參數(shù)變化，一系列測量交流阻抗7、恒電流參數(shù)變化，一系列測量交流阻抗8、RMUX多通道變化，一系列測量交流阻抗（4/10V）

交流阻抗測量方法

9、PAD4多通道同時(shí)測量交流阻抗（4V/輸入阻抗200K）10、電池循環(huán)充、放電的同時(shí)測量交流阻抗11、固定單一頻率系列測量交流阻抗，可實(shí)現(xiàn)交流阻抗（或電容）

對電位變化、電流變化、時(shí)間變化等一系列測量。12、控制光強(qiáng)度的同時(shí)測量太陽能電池的交流阻抗13、控制太陽能電池短路放電的同時(shí)測量交流阻抗14、涂層評價(jià)AC--DC--AC系列測量交流阻抗15、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)列表、圖形輸出至Word剪切板、圖片打印演講結(jié)速，謝謝觀賞！Thankyou.PPT常用編輯圖使用