交流阻抗技術(shù)測量聚合物電解質(zhì)離子電導(dǎo)率

1、.實驗 交流阻抗技術(shù)測量聚合物電解質(zhì)離子電導(dǎo)率一、實驗?zāi)康?、 了解交流阻抗技術(shù)原理及應(yīng)用2、 應(yīng)用交流阻抗技術(shù)測定聚合物電解質(zhì)離子電導(dǎo)率二、實驗原理交流阻抗法是一種以小振幅的正弦波電位（或電流）為擾動信號，疊加在外加直流電壓上，并作用于電解池。通過測量系統(tǒng)在較寬頻率范圍的阻抗譜，獲得研究體系相關(guān)動力學(xué)信息及電極界面結(jié)構(gòu)信息的電化學(xué)測量方法。例如，可從阻抗譜中含有時間常數(shù)個數(shù)及其大小推測影響電極過程的狀態(tài)變化情況，可以從阻抗譜觀察電極過程中有無傳質(zhì)過程的影響等。本實驗采用交流交流阻抗技術(shù)測量聚合物電解質(zhì)離子電導(dǎo)率?；緶y試電池回路的等效電路示于圖1。其中是雙電層電容，由電極電解質(zhì)界面的相反電荷

2、形成，是兩個平行電極構(gòu)成的幾何電容，它的數(shù)值較雙電層電容小。為電解質(zhì)的本體電阻。 圖1 測試電池的等效電路由圖1等效電路計算得相應(yīng)的阻抗值： （1）其中，實部：z= （2）虛部：-z= （3）在低頻區(qū)0，式（2）簡化為 z=精品.當(dāng)時，則/0得到： z= （4）此時圖1簡化成純電阻，在復(fù)平面圖上是一條垂直于實軸并與實軸交于的直線。在高頻區(qū)，當(dāng)時式（2）簡化為z= （5）而式（3）簡化為-z= （6）將式（5）與式（6）中的削去可得 （7）式（7）表示的是一個以（/2，0）為圓心，/2為半徑的圓方程。在復(fù)平面圖上表現(xiàn)為一個半圓。綜合式（4）和（7），與圖1對應(yīng)的阻抗圖譜如圖2所示。該阻抗圖是一個

3、標(biāo)準(zhǔn)的半圓（高頻部分），外加一條垂直于實軸z的直線（低頻部分）。圖2 與圖1 等效電路對應(yīng)的阻抗圖譜由圖2中直線與實軸的交點，可求出本體電解質(zhì)的電阻值rb 。通過測定測試電池的電極面積a與聚合物電解質(zhì)膜的厚度d，即可求的該導(dǎo)電聚合物的電導(dǎo)率：（s.cm-1）在實際聚合物電解質(zhì)電導(dǎo)率測量中，通常得到的是由壓扁的半圓和傾斜的尾線組成，如圖3所示。因此僅用電阻和電容組成的等效電路 ，不能很好的解釋電極/電解質(zhì)界面雙電層。近年來，人們采用固定相元cpe 作為等效元件來解釋阻抗數(shù)據(jù)。所謂固定相元cpe，可想象為一個漏電容，其性質(zhì)介于電阻與電容之間，其阻抗表達式為：zcpe=k（j）-p= k-p cos（p/2）-j（sin（p/2）其中，0p1，k 為常數(shù)將固定相元cpe 引入聚合物電解質(zhì)測定的等效電路中能較好地解釋圖2與圖3阻抗圖譜的不同。（具體推導(dǎo)過程略）在低頻區(qū)阻抗圖上，是一條與實軸相交于o（r精品.b，0）點并與實軸 呈p/2角度的一條直線，在高頻區(qū)為一旋轉(zhuǎn)放大的半圓. 圖3聚合物電解質(zhì)阻抗圖三、實驗步驟將一定尺寸聚合物電解質(zhì)膜夾在兩片金屬電極間，連接好測量線路2、在電化學(xué)綜合測試儀solartron si1287+si1260上測定樣品的交流阻抗譜。頻率范圍從1hz到105hz3、由交流阻抗圖譜