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超级电容器电化学测试方法 武汉科思特仪器有限公司 超级电容器 （Suepercapacitor）是一种新型储能装置，它具有充电时间 短、使用寿 命长、温度特性好、节约能源和绿色环保等特点。超级电容器用途广 泛。用作起重 装置的电力平衡电源，可提供超大电流的电力；用作车辆启动电 源，启动效率和可 靠性都比传统的蓄电池高，可以全部或部分替代传统的蓄电 池；用作车辆的牵引能 源可以生产电动汽车、替代传统的内燃机、改造现有的无 轨电车此外还可用于其他 机电设备的储能能源。用于超级电容器电极的材料有各 种碳材料，金属氧化物和导 电聚合物 [1-4] ，尤其是导电聚合物，自从 1970 年导 电聚乙炔薄膜被成功合成出来后， 科学家对导电聚合物就产生了浓厚的兴趣。 超级电容器的主要技术指标有比容量、充放电速率、循环寿命等。而 CS350 系 列电化学工作站专门为超级电容器的性能评价设计了恒电流充放电测试方法，可 以 非常方便地评估电容器的循环寿命。下面逐一介绍基于 CS350 工作站的超级 电容器 性能评价方法。 1.循环伏安测试 : 基于 CV 曲线的电容器容量计算，可以根据公式（ 1）计算。 q t （ V/s） 1 C i i/ 为扫速，单位 （） VV 从式（ 1）来看，对于一个电容器来说，在一定的扫速 下做 CV 测试。充电 状态 下，通过电容器的电流 i 是一个恒定的正值，而放电状态下的电流则为一 个恒定的 负值。这样，在 CV 图上就表现为一个理想的矩形。由于界面可能会发 生氧化还原 反应，实际电容器的 CV 图总是会略微偏离矩形。因此， CV 曲线的 形状可以反映所 制备材料的电容性能。 对双电层电容器， CV 曲线越接近矩 形，说明电容性能越理想； 而对于赝电容型电容器，从循环伏安图中所表现出的 氧化还原峰的位置，我们可以 判断体系中发生了哪些氧化还原反应。 CV 测试步骤：从 corrtest 软件中选择“测试方法” “循环伏安” “线性 循 环伏安” 1.1. 参数设置： 系统默认是从高电位扫向低电位， 例如在-0.4V~ 0.6V 的电压范围内，正向 扫描： 高电位设为 0.6V （相对参比电极），低电位设为-0.4V （相对参比电 极），反向扫描， 高电位设为 -0.4V （相对参比电极），低电位设为 0.6V （相对参比电极）。扫描速率可以根据需要设置，注意扫描速率和采样频率的设 置是对应的，若是扫描速率较高 （100mV/s），则采样频率也应较高 （100Hz），以保证较小的电位间隔（ 1mV）。在 电容性能测试中，在进行第 一圈扫描时，可能电极表面没有达到平衡，因而 CV 曲 线可能不能完全闭合，因 此有必要多循环几次以便选取最佳的循环。 1.2. 仪器参数设置 : 电流量程选择“自动切换” ，电流量程应大于测试体系的最大电流值；无欧 姆降 补偿；接地模式：实地；滤波器电容值越小滤波效果越差， 一搬设置电容 值为 2.2nF 1.3. 电解池参数设置： 电极面积也就是所采用的工作电极的面积 对 CV 图的后期处理可以在电化学工作站自带 Cview 软件中进行。可以进 的 CV 的电流对电压的积分，算出材料的比电容。 行 CV 此外， 测试。设置固定的扫速和循环次数，就可以进行电容器的寿命测试。 1.4. 测试实例 图 1 为 PPy/TSA （聚吡咯）电极在0.5M Na SO 溶液中的循环伏安测试曲 2 4 线。 在 -0.4V~0.6V 范围内， CV 曲线均呈现出较理想的电容矩形特征 [5] ，并 且曲线关于 零电流基线基本对称，说明材料在充放电过程中所发生的氧化还原过 程基本可逆。 当扫描速度增加到 100mV/s 的时候， CV 曲线仍没有偏离矩形； 同时，当扫描电位 方向改变时，电流表现出了快速响应特征，说明电极在充