本應(yīng)用報(bào)告將介紹Interface 5000的雙靜電計(jì)功能如何在電化學(xué)實(shí)驗(yàn)中同時(shí)測(cè)量?jī)蓚€(gè)半電池 。Interface 5000電化學(xué)工作站是一個(gè)6V/5A的測(cè)試系統(tǒng)，非常適合測(cè)試電池，超級(jí)電容器和材料。它具有第二靜電計(jì)，也非常適合同時(shí)測(cè)兩個(gè)半電池。

在本實(shí)驗(yàn)中，使用兩片氧化錳包覆的碳納米泡沫來(lái)模擬對(duì)稱(chēng)超級(jí)電容器。將兩片涂覆有氧化錳的碳納米泡沫切割成8毫米的圓盤(pán)，安裝在LiBMC電池夾具上。然后將這些夾具浸入在1M KNO₃中。Ag線(xiàn)一旦浸入到水性電解質(zhì)中就可以充當(dāng)Ag/AgNO₃參比電極。

圖1中的兩片圓盤(pán)安裝在圖2中的其中兩個(gè)較大的夾具上，利用Ni涂層使得圓盤(pán)和夾具之間導(dǎo)電。

圖1 兩片直徑8mm的氧化錳包覆的碳納米泡沫圓盤(pán)

圖2 電極夾具（兩個(gè)#935-00085，一個(gè)#985-00084）

Ag線(xiàn)安裝在圖2中間那個(gè)面積較小的電極夾具上。電池溶液是1.0M HNO₃，圖3所示。請(qǐng)注意，碳納米泡沫凹在電極夾具中，圖3中看不見(jiàn)。

圖3 3電極浸入在1.0M HNO₃溶液中

工作和工作參比連接一個(gè)電極，對(duì)電極和對(duì)電極參比連接另一個(gè)電極，參比連接中間的Ag線(xiàn)電極。然后利用Interface 5000進(jìn)行以1mA電流，電壓窗口0.01至1V充放電循環(huán)測(cè)試100圈。

結(jié)果

圖4每隔4圈循環(huán)充放電曲線(xiàn)顯示容量在Z初時(shí)下降，然后如預(yù)期那樣趨于平穩(wěn)。圖5顯示了整個(gè)電池具有代表性的其中一圈充放電曲線(xiàn)。

圖4 100圈容量對(duì)圈數(shù)圖

圖5 全電池單獨(dú)一圈的充放電曲線(xiàn)

有趣的是，也是本應(yīng)用報(bào)告Z初的目的，可以使用Interface 5000雙靜電計(jì)功能在充放電步驟中查看每個(gè)半電池的結(jié)果。

圖6是充電步驟中兩個(gè)半電極的結(jié)果。全電池電壓在該步驟中從大約0.1V變?yōu)?V。上一步放電截止電壓（0.01V）與0.1V之間的差異是由電池從放電切換為充電時(shí)的iR引起的。該圖還顯示了每個(gè)半電池的結(jié)果。橙線(xiàn)為正極，灰線(xiàn)為負(fù)極。

圖6 半電極充電曲線(xiàn)（橙線(xiàn)-正極，灰線(xiàn)-負(fù)極）和全電池的充電曲線(xiàn)

這兩個(gè)電極實(shí)際上是相同的，因此在單個(gè)充電步驟中會(huì)產(chǎn)生對(duì)稱(chēng)的充電/放電曲線(xiàn)。正極充電的同時(shí)負(fù)極放電。它們之間的幅值差異ZZ決定了圖6中全電池的充電曲線(xiàn)。

結(jié)論

本應(yīng)用報(bào)告只是演示如何使用Interface 5000雙靜電計(jì)功能同時(shí)測(cè)量對(duì)稱(chēng)的兩個(gè)半電極。Gamry還有第二個(gè)應(yīng)用報(bào)告，介紹了用于EIS測(cè)量的雙靜電計(jì)功能。可以在Gamry網(wǎng)站上找到此報(bào)告。