电化学阻抗谱(EIS)原理及谱图分析PPT文件格式下载.pptx
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HOW怎么分析阻抗谱?
Question1,WHAT什么是阻抗谱?
交流阻抗测试系统电化学工作站,上海辰华chi系列,天津兰立科技LK系列,美国AMETEK普林斯顿,荷兰Ivium,瑞士万通Metrohm,德国ZAHNER,电化学工作站电极接口介绍,三电极体系:
一般多见于和PC连接的电化学工作站,四电极体系:
多见于电池测试系统,五电极体系:
多了一个感应电极,电化学系统的交流阻抗的含义,X,Y,G()M,给黑箱(电化学系统M)输入一个扰动函数X,它就会输出一个响应信号Y。
用来描述扰动与响应之间关系的函数,称为传输函数G()。
如果X为角频率为的正弦波电流信号,则Y即为角频率也为的正弦电势信号,此时,函数G称之为系统的阻抗(impedance,用Z表示。
如果X为角频率为的正弦波电势信号,则Y即为角频率也为的正弦电流信号,此时,函数G就称之为系统的导纳(admittance,用Y表示。
阻纳,若G为阻抗,则有:
实部Z,虚部Z,|Z|,(Z,Z),阻抗Z的模值:
阻抗的相位角为:
阻纳G是一个随变化的矢量,通常用角频率(或一般频率f,f)的复变函数来表示,即:
电化学系统的交流阻抗的含义,EIS技术就是测定不同频率(f)的扰动信号X和响应信号Y的比值,得到不同频率下阻抗的实部Z、虚部Z”、模值|Z|和相位角,然后将这些量绘制成各种形式的曲线,就得到EIS抗谱。
电化学系统的交流阻抗的含义,log|Z|,deg,奈奎斯特图Nyquistplot,波特图Bodeplot,锁相放大器频谱分析仪,阻抗频率,交流伏安法,阻抗模量、相位角频率EeqE=E0sin(t电化学阻抗法阻抗测量技术t,电化学系统的工作原理,EIS测量的前提条件,因果性条件(causality),线性条件(linearity),稳定性条件(stability),输出的响应信号只是由输入的扰动信号引起的。
输出的响应信号与输入的扰动信号之间存在线性关系。
电化学系统的电流与电势之间是动力学规律决定的非线性关系,当采用小幅度的正弦波电势信号对系统扰动,电势和电流之间可近似看作呈线性关系。
通常作为扰动信号的电势正弦波的幅度在5mV左右,一般不超过10mV。
扰动不会引起系统内部结构发生变化,当扰动停止后,系统能够回复到原先的状态。
可逆反应容易满足稳定性条件;
不可逆电极过程,只要电极表面的变化不是很快,当扰动幅度小,作用时间短,扰动停止后,系统也能够恢复到离原先状态不远的状态,可以近似的认为满足稳定性条件。
Question2,HOW怎么分析阻抗谱?
正弦电势信号:
正弦电流信号:
-角频率,-相位角,电阻,纯电阻,,Z,-Z,写成复数:
实部:
虚部:
Z,*,-Z*,写成复数:
电容,电容的容抗(),电容的相位角,实部:
电阻R和电容C串联的RC电路,串联电路的阻抗是各串联元件阻抗之和,Nyquist图上为与横轴交于R与纵轴平行的一条直线。
虚部:
电组R和电容C并联的电路,并联电路的阻抗的倒数是各并联元件阻抗倒数之和,实部:
消去,整理得:
圆心为(R/2,0),半径为R/2的圆的方程,Nyquist图上为半径为R/2的半圆,Cd,RZWRct等效电路的阻抗:
阻抗是一个复数,可表示为实部ZRe和虚部ZIm两部分,,因此,所得到的EIS谱图也是以这两部分为x,y轴。
典型的EIS结果是“半圆+尾巴”的曲线,如下图所示:
等效电路:
0,Cd,Rct,R,阻抗是一个复数,可表示为实部ZRe和虚部ZIm两部分,,因此,所得到的EIS谱图也是以这两部分为x,y轴。
等效电路的阻抗:
Cd,R,ZWRct,阻抗是一个复数,可表示为实部ZRe和虚部ZIm两部分,,因此,所得到的EIS谱图也是以这两部分为x,y轴。
Nyquist图上扩散控制表现为斜率为1的直线。
阻抗谱测试中的主要参数设置,InitialFreq/HighFreqFinalFreq/LowFreqDCVoltage/InitialEACVoltage/Amplitude,105Hz10-4Hz,5mV左右,
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- 电化学 阻抗 EIS 原理 分析
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