电化学阻抗图谱和应用讲义.pdf

Seminar I 电化学阻抗谱及其应用 2005.11 Seminar I 电化学阻抗谱方法(EIS) 黑箱动态系统研究方法 对于一个稳定的线性系统M，如以一个角频率为 的正弦波 ω 电信号X(电压或电流)输入该系统，相应的从该系统输出一 个角频率为 的正弦波电信号Y(电流或电压)，此时电极系 ω 统的频响函数G就是电化学阻抗。 在一系列不同角频率下测得的一组这种频响函数值就是电 极系统的电化学阻抗谱。 若在频响函数中只讨论阻抗与导纳，则G总称为阻纳。 一般表达式为： G(ω) G (ω) + jG (ω) 曹楚南，张鉴清,电化学阻抗谱导论,科学出版社，2002 Seminar I 电化学阻抗谱的特点 1.一种以小振幅的正弦波电位(或电流)为扰 动信号的电化学测量方法: (1)避免对体系产生大的影响 (2)使扰动与体系的响应之间近似呈线性关系 2.一种频率域的测量方法: 以测量得到的频率范围很宽的阻抗谱来研究电 极系统，速度快的子过程出现在高频区,速度慢的子 过程出现在低频区,可判断出含几个子过程，讨论动 力学特征。 Seminar I EIS测量的前提条件 因果性条件: 测定的响应信号是由输入的扰动信号引起的； 线性条件: 对体系的扰动与体系的响应成线性关系； 稳定性条件: 电极体系在测量过程中是稳定的,当扰动停止后， 体系将回复到原先的状态； 有限性条件： 在整个频率范围内所测定的阻抗或导纳值是有限的. 曹楚南，电化学阻抗谱导论,科学出版社，2002 马厚义,山东大学学报,Vol.35, No.1,2000 Seminar I 阻纳的复平面(Nyquist)图 R 2 2 R 2 1 (Z − ) +Z ( ) Y +j ωC 2 2 R 复合元件(RC)的阻抗复平面图 (RC)的导纳复平面图 张鉴清,电化学阻抗谱,讲义，2005 Seminar I 阻抗波特(Bode)图 复合元件(RC)阻抗波特图 张鉴清,电化学阻抗谱,讲义，2005 Seminar I 数据处理的目的与途径 数据处理的目的： 1.根据测量得到的EIS谱图, 确定EIS的等效电路或数 学模型; 2.根据已建立的合理的数学模型或等效电路，确定数 学模型中有关参数或等效电路中有关元件的参数值. 数据处理的途径： 1.依据已知等效电路模型或数学模型的数据处理途径 2.从阻纳数据求等效电路的数据处理途径 Seminar I 电路描述码(CDC) 电路描述码 (Circuit Description Code, 简写