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1、（Excellent handout training template）電化學阻抗譜 2021年7月23日編制Excellent handoutExcellent handout電化學阻抗原理及譜圖分析(EIS)Electrochemical Impedance SpectroscopyNAME 2021年7月23日編制Excellent handoutExcellent handoutScience,2016,353(6298):467-470.J Solid State Electrochem(2005)9:421428電極過程動力學分析：雙電層和和擴散等研究電極材料固體電解質導電高分子
2、腐蝕防護機理應用應用電阻R電容C電感L研究的基本思路由電阻、電容、電感等基本元件串并聯(lián)組合而成等效電路 2021年7月23日編制Excellent handoutExcellent handout QuestionWHAT 什么是阻抗譜？HOW 怎么分析阻抗譜？2021年7月23日編制Excellent handoutExcellent handout Question 1WHAT 什么是阻抗譜？2021年7月23日編制Excellent handoutExcellent handout 交流阻抗測試系統(tǒng)電化學工作站上海辰華chi系列天津蘭立科技LK系列美國AMETEK普林斯頓荷蘭Ivium瑞
3、士萬通Metrohm德國ZAHNER 2021年7月23日編制Excellent handoutExcellent handout電化學工作站電極接口介紹三電極體系：一般多見于和PC連接的電化學工作站四電極體系：多見于電池測試系統(tǒng)五電極體系：多了一個感應電極 2021年7月23日編制Excellent handoutExcellent handout電化學系統(tǒng)的交流阻抗的含義XYG（）M給黑箱（電化學系統(tǒng)M）輸入一個擾動函數(shù)X，它就會輸出一個響應信號Y。用來描述擾動與響應之間關系的函數(shù)，稱為傳輸函數(shù)G()。如果X為角頻率為的正弦波電流信號，則Y即為角頻率也為的正弦電勢信號，此時，函數(shù)G()稱之
4、為系統(tǒng)的阻抗（impedance)，用Z表示。如果X為角頻率為的正弦波電勢信號，則Y即為角頻率也為的正弦電流信號，此時，函數(shù)G()就稱之為系統(tǒng)的導納（admittance)，用Y表示。阻納 2021年7月23日編制Excellent handoutExcellent handout若G為阻抗，則有：實部Z虛部Z|Z|(Z,Z)阻抗Z的模值：阻抗的相位角為：阻納G是一個隨變化的矢量，通常用角頻率（或一般頻率f，=2f）的復變函數(shù)來表示，即：電化學系統(tǒng)的交流阻抗的含義 2021年7月23日編制Excellent handoutExcellent handoutuEIS技術就是測定不同頻率（f）的擾
5、動信號X和響應信號Y的比值，得到不同頻率下阻抗的實部Z、虛部Z”、模值|Z|和相位角，然后將這些量繪制成各種形式的曲線，就得到EIS抗譜。電化學系統(tǒng)的交流阻抗的含義log|Z|/deg奈奎斯特圖Nyquist plot波特圖 Bode plot 2021年7月23日編制Excellent handoutExcellent handout鎖相放大器頻譜分析儀阻抗頻率Eeqt電化學阻抗法交流伏安法阻抗測量技術阻抗模量、相位角頻率E=E 0sin(t)電化學系統(tǒng)的工作原理 2021年7月23日編制Excellent handoutExcellent handoutEIS測量的前提條件因果性條件（ca
6、usality）線性條件（linearity）穩(wěn)定性條件（stability）輸出的響應信號只是由輸入的擾動信號引起的。輸出的響應信號與輸入的擾動信號之間存在線性關系。電化學系統(tǒng)的電流與電勢之間是動力學規(guī)律決定的非線性關系，當采用小幅度的正弦波電勢信號對系統(tǒng)擾動，電勢和電流之間可近似看作呈線性關系。通常作為擾動信號的電勢正弦波的幅度在5mV左右，一般不超過10mV。擾動不會引起系統(tǒng)內部結構發(fā)生變化，當擾動停止后，系統(tǒng)能夠回復到原先的狀態(tài)?？赡娣磻菀诐M足穩(wěn)定性條件；不可逆電極過程，只要電極表面的變化不是很快，當擾動幅度小，作用時間短，擾動停止后，系統(tǒng)也能夠恢復到離原先狀態(tài)不遠的狀態(tài)，可以近似的
7、認為滿足穩(wěn)定性條件。2021年7月23日編制Excellent handoutExcellent handout Question 2HOW 怎么分析阻抗譜？2021年7月23日編制Excellent handoutExcellent handout正弦電勢信號：正弦電流信號：-角頻率-相位角 2021年7月23日編制Excellent handoutExcellent handout電阻純電阻，=0，Z-Z寫成復數(shù)：實部：虛部：Z-Z*寫成復數(shù)：電容電容的容抗（），電容的相位角=/2實部：虛部：2021年7月23日編制Excellent handoutExcellent handout電阻R
8、和電容C串聯(lián)的RC電路串聯(lián)電路的阻抗是各串聯(lián)元件阻抗之和Nyquist圖上為與橫軸交于R與縱軸平行的一條直線。實部：虛部：2021年7月23日編制Excellent handoutExcellent handout電組R和電容C并聯(lián)的電路并聯(lián)電路的阻抗的倒數(shù)是各并聯(lián)元件阻抗倒數(shù)之和實部：虛部：消去，整理得：圓心為(R/2，0),半徑為R/2的圓的方程Nyquist圖上為半徑為R/2的半圓 2021年7月23日編制Excellent handoutExcellent handoutCdRctR ZW阻抗是一個復數(shù)，可表示為實部ZRe和虛部ZIm兩部分，因此，所得到的EIS譜圖也是以這兩部分為x，
9、y軸。典型的EIS結果是“半圓+尾巴”的曲線，如下圖所示：等效電路的阻抗：等效電路：2021年7月23日編制Excellent handoutExcellent handout0CdRctR阻抗是一個復數(shù)，可表示為實部ZRe和虛部ZIm兩部分，因此，所得到的EIS譜圖也是以這兩部分為x，y軸。典型的EIS結果是“半圓+尾巴”的曲線，如下圖所示：等效電路的阻抗：等效電路：2021年7月23日編制Excellent handoutExcellent handoutCdRctR ZW阻抗是一個復數(shù)，可表示為實部ZRe和虛部ZIm兩部分，因此，所得到的EIS譜圖也是以這兩部分為x，y軸。典型的EIS結
10、果是“半圓+尾巴”的曲線，如下圖所示：等效電路的阻抗：等效電路：Nyquist圖上擴散控制表現(xiàn)為斜率為1的直線。2021年7月23日編制Excellent handoutExcellent handout阻抗譜測試中的主要參數(shù)設置Initial Freq/High FreqFinal Freq/Low FreqDC Voltage/Initial EAC Voltage/Amplitude105Hz10-4Hz5mV左右演講結速，謝謝觀賞！Thank you.PPT常用編輯圖使用方法1.取消組合2.填充顏色3.調整大小選擇您要用到的圖標單擊右鍵選擇“取消組合”右鍵單擊您要使用的圖標選擇“填充”，選擇任意顏色拖動控制框調整大小商務圖標元素商務圖標元素商務圖標元素商務圖標元素商務圖標元素商務圖標元素商務圖標元素商務圖標元素商務圖標元素商務圖標元素
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