3
.
国外主要的电化学工作站
4
.
1.2 三电极体系
研究电极上电子的运动是电 化学反应的基础，为了分别 对电池或电解池的阴极，阳 极发生的反应进行观察需用 到三电极体系。
加入的电极叫做参比电极， 它的作用是为了测量进行这 些反应的电极电位的一个基 准电极。
被测定的电极叫做工作电极 ，与工作电极相对的电极叫 做辅助电极。
。因此此扩散过程为控制步，在低频处占主要 部分
。
16
.
17
.
Nyquist图中，最先响应的总是纯 电阻，而后是
电容和电化学反应，再其后是扩散过程。纯电阻为 实部最小的点，而电容和电化学反应为一个半圆， 这是理想情况，如果有多个电化学反应，也就是说
有多个电荷转移过程。那么这个半圆可能不是正圆 ，也可能是两个圆。扩散阻抗表现为一个45度直线
单方向扫描
✓ 正向峰电流iPC ✓ 正向峰电位fPC ✓ 正向半峰电位
fp/2C ✓ 正向峰面积SC ✓ 逆向峰电流iPA
✓ 记录方式：伏 安曲线、电流 时间曲线
✓ 记录精度
✓ 逆向峰电位fPA ✓ 逆向半峰电位
fp/2A ✓ 逆向峰面积SA
11 ✓ 峰电位差Df
.
电化学测试方法的优点：
1．简单易行。可将一般难以测定的化学参 数直接变换成容易测定的电参数加以测定 。
电化学工作站的原理与应用
1
.
目录
1、电化学工作站的基本概述 2、电化学测试方法 3、电化学工作站的原理及其具体应用
2
.
1.1电化学工作站的基本概述
电化学工作站在电池检测中占有重要地 位，它将恒电位仪、恒电流仪和电化学交 流阻抗分析仪有机地结合，既可以做三种 基本功能的常规试 验，也可以做基于这三 种基本功能的程式化试验。在试验中，既 能检测电池电压、电流、容量等基本参数 ，又能检测体现电池反应机理的交流阻抗 参数，从而完成对多种状态下电池参数的 跟踪和分析。
恒电流仪也是电化学测试中最重要的仪 器之一，其原理与恒电位仪类似。
6
.
经典恒电位电路—大功率蓄电池和低阻值滑线电阻
由运算放大器组成的恒电位电路
7
.
经典恒电流电路—高电压蓄电池组和高阻值滑线电阻
由运算放大器组成的恒电流电路
8
.
2.电化学测试方法
电化学测定方法是将化学物质的变化归 结为电化学反应，也就是以体系中的电位 、电流或者电量作为体系中发生化学反应 的量度进行测定的方法。包括电流-电位曲 线的测定；电极化学反应的电位分析，电 极化学反应的电量分析；对被测对象进行 微量测定的极谱分析；交流阻抗测试等。
，这也是理想情况。如果有吸附直线会带点倾斜。 也有可能不 是45度。如果直线的较高频率部分线性
很好，而测试的截止频率太太长的时间可能会造成 状态的改变。不同器件对频率的响应大体是分开的 ，因此造成圆弧和直线的Nyquist图。理想美好，现 实总是残酷的。 这种分开并不是严格的，意味着严 格分开的线形那么得到的拟合数据也越合理。
18
.
19
.
交流阻抗方法的不足
对于同一阻抗谱，可以找到不止一个电 路能满足它的解析，而对于同一个电路， 当电路中的元件参数不同时，可以得到完 全不同类型的阻抗谱。
20
.
循环伏安法原理
循环伏安法是在一定电位下测量体系的电流 ，得到伏安特性曲线。根据伏安特性曲线进行 定性定量分析。如果施加的电位为等腰三角形 的形式加在工作电极上，得到的电流电压曲线 包括两个分支，如果前半部分电位向阴极方向 扫描，产生还原波，那么后半部分电位向阳极 方向扫描时，便产生氧化波。
9
.
常用的电化学测试方法技术为：
电流分析法(也称为计时安培法)、差分脉冲 安培法(DPA)、差分脉冲伏安法(DPV)、循环 伏安法(CV)、线性扫描伏安法(LSV)、常规脉 冲伏安法(NPV)、方波伏安法(SWV)等。
10
.
电化学实验控制参数：
✓ 初始电位 ✓ 终止电位 ✓ 扫描速度 ✓ 扫描方向 ✓ 扫描周期数或
2．灵敏度高。因为电化学反应是根据法拉 第定律进行的，所以，即使是微量的物质 变化也可以通过容易测定到的电流或电量 来进行测定。
3．实时性好。利用高精度的特点，可以检 测出微反应量，并对其进行定量。
Hale Waihona Puke 12.3.电化学工作站的基本原理及其应用
交流阻抗的原理及应用
交流阻抗方法给电化学系统施加一个频率不同 的小振幅的交流电压，测量交流电势与电流信 号的比值（此比值即为系统的阻抗）随正弦波 频率ω的变化，或者是阻抗的相位角Φ随ω的变 化。进而分析电极过程动力学、双电层和扩散 等，研究电极材料、固体电解质、导电高分子 以及腐蚀防护等机理。只要该体系具有双电极 ，并在该双电极上对交流电压具有瞬时的交流 电流相应特性即可。
注：如果电极活性物质可逆性差，则氧化波 与还原波的高度就不同，对称性也较差。
21
.
Cyclic voltammogram
22
.
It can be considered that the substituted Li and Cu ions play an important role to improve battery performance of the LiFePO4 material, which can improve the kinetics of lithium oxidation/reduction on the electrode by enlarging the contact area of the particles.
在三电极法中为了能够在测 定研究电极和参比电极之间 电压同时，又能任意调节研 究电极的电位，最理想的设 备为具有自动调节功能的恒 电位仪。
5
.
1.3 恒电位仪、恒电流仪的基本概念
恒电位仪是电化学测试中最重要的仪器 之一，其性能的优良直接影响电化学测试 结果的准确度。由它控制电极电位为指定 值，以达到恒电位极化的目的。若给以指 令信号，则可使电极电位自动跟踪指令信 号而变化。
做不存在。那么在万分之一秒的时间，电化学电荷
传递过程也不会发 生。试验证明电化学过程的响应
时间和电容是接近的，而在电容和电化学过程的频
率范围，扩散仍不会响应。因为扩散离子从电场建
立，到开始运动进行扩散是需要 时间的，并且，在
阻抗谱中特指的是浓差扩散，意思是必须进行电荷
转移，消耗掉离子，才会有浓差，才会有浓差扩散
13
.
阻抗的概念
电阻 Z=R0 电容 Z=1/jwc
电感 Z=jwL
14
.
基本等效电路
15
.
各个过程的频率响应
纯电阻， 在电场建立的同时，即可响应。这个
器件对电流的响应最快。而在10000Hz的频率下，
在万分之一秒的正向和负向之 间反转时，电容可以
看做是导线。也就是说在高频信号时，电容可以看