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电化学工作站培训 江文锋 一、电化学工作站的介绍 本电化学工作站为美国CHI公司生产，型号为CHI 660A型，共有六大类，33种测试方法。 本工作站为单通道模式，一次只能测试一个样品。 引线有四根： 绿色线接工作电极即研究电极； ??????????? 红色线接对电极即辅助电极； ??????????? 白色线接参比电极； ????????????黑色线为屏蔽线，主要用于屏蔽外围 电磁场的干扰。 二、循环伏安法介绍 循环伏安法：是一种控制电势暂态法，即控制电极电势按指定的规律变化，同时测量电极电流随电势变化的变化。为电极反应电流的大小表征，电极表面电荷浓度梯度的函数。 电极表面电荷浓度由电荷迁移和物质传输控制，其中物质传输过程为对流和扩散。 在电池反应中，我们主要研究扩散的作用，即电流的最大值IP，峰电流的电压位置EP以及峰面积等等。 锂电池的反应为氧化还原反应，属于准可逆反应，IP与扫描速率v的平方根成正比，EP与v 不同会造成一定偏移。扫描进度v较大时是非可逆的，当v变小时，则有可能成可逆的。当反应完全可逆时， EP不随v发生变化。 三、交流阻抗法 交流阻抗法：采用一个振幅很小频率变换的交流电对工作电极进行平衡态下的扰动，并由此记录整个系统的阻抗随频率变化的曲线。 主要用于分析电池原材料的内阻组成，以及表面成膜的厚度，交换电流密度等等参数。 一个电解液的阻抗可以分为三部分，电容、电阻以及电感等。在研究中，主要考虑电容和电阻。对于一个半电池体系，内阻的主要组成为： 固定电阻部分（电解液，隔膜纸，导线等）； 膜电阻（正负极上的成膜）： 法拉第电阻（液固界面的双电层电阻） 四、测试系统的设计 锂离子电池电化学测试系统设计特点： 1.必须在电化学工作站的工作范围内； 2.尽量使用半电池系统，减少误差； 3.尽量避免使用玻璃仪器； 4.尽量同时设计空白样品和标准样品，并保证排除系统干扰。 * * 扫描技术 1、循环伏安法 2、线性扫描伏安法 3、旋转圆盘电极伏安法 4、塔菲尔（Tafel)曲线 阶跃技术 1、计时安培测量法 2、计时库仑测量法 3、阶跃伏安法 4、Tast极谱法 5、差分脉冲伏安法和极谱法 6、常规脉冲伏安法和极谱法 7、差分常规脉冲伏安法和极谱法 8、方波伏安法 交流技术 1、交流伏安法和极谱法 2、相位选择交流伏安法和极谱法 3、二次谐波交流伏安法和极谱法 4、交流阻抗谱 5、交流阻抗一时间 溶出技术 1、线性扫描溶出伏安法 2、差分脉冲溶出伏安法 3、常规脉冲溶出伏安法 4、方波溶出伏安法 5、交流溶出伏安法 6、相位选择交流溶出伏安法 7、二次谐波交流溶出伏安法 控制电流技术 1、计时电位测量法 2、电流斜波计时电位测量法 3、电位测量溶出分析 其他 1、安培测量i-t曲线 2、差分脉冲安培测量法 3、双差分脉冲安培测量法 4、三差分脉冲安培测量法 5、整体电解库仑测量法 6、动态调制伏安法 锂离子电化学测试常用的为循环伏安（CV）和交流阻抗 法（EIS）。 电化学工作站的电压范围为：±10V 电流范围为：±250mA LiCoO2的CV曲线 LiMn2O4的CV曲线 石墨的CV曲线 RL R膜 R法 ZW C膜 C法 交流阻抗的等效电路图 RL为固定电阻 R膜为膜电阻，C膜为膜电容； R法为法拉第双电层电阻，C法为法拉第双电层电容； ZW为扩散电阻，即Warburg阻抗。 电池正极片随电压变化的EIS曲线变化 电池正极片多次循环后的EIS曲线变化 不同石墨的EIS曲线 *