1、實驗交流阻抗技術測量聚合物電解質離子電導率、實驗目的1、了解交流阻抗技術原理及應用2、應用交流阻抗技術測定聚合物電解質離子電導率、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。通過測量系統在較寬頻率范圍的阻抗譜，獲得研究體系相關動力學信息及電極界面結構信息的電化學測量方法。例如，可從阻抗譜中含有時間常數個數及其大小推測影響電極過程的狀態變化情況，可以從阻抗譜觀察電極過程中有無傳質過程的影響等。本實驗采用交流交流阻抗技術測量聚合物電解質離子電導率?；緶y試電池回路的等效電路示于圖 1。其中 Cdi 是雙電層電容，由電極/電解質界面的相反電

2、荷形成，Cg 是兩個平行電極構成的幾何電容，它的數值較雙電層電容 Cdi 小。Rb 為電解質的本體電阻。aRbCdI圖 1 測試電池的等效電路由圖 1 等效電路計算得相應的阻抗值:Z=CdlRb_CgCdi2涮猛Z_(CgCdi)2-2C(2|C2R2J-.(CgCdi)2-3CdlC2R2虛部:CgCdi%22月月-Z=(Cg忙忙dl)2%3C2。2%在低頻區一0,式（2）簡化為C料Z1=（CgCd|）2(1)其中，實部：cdiRZ1(CgCdl)2%2區電區電(3)當 CdiCg 時，則 Cg/Ch 一 0 得到：Z1=Rb（4）此時圖1簡化成純電阻Rb,在復平面圖上是一條垂直于實軸并與實

3、軸交于Rb的直線。在高頻區一 0,當 cdiCg 時式（2）簡化為RbZ1=1,2C2R2而式(3)簡化為C科-Z=1%2c科將式(5)與式(6)中的削去可得_2_2_2(Z-Rb/2)(-Z)=R/4式（7）表示的是一個以（Rb/2,0）為圓心，Rb/2 為半徑的圓方程。在復平面圖上表現為一個半圓。綜合式（4）和（7）,與圖 1 對應的阻抗圖譜如圖 2 所示。該阻抗圖是標準的半圓（高頻部分），外加一條垂直于實軸 Z1 的直線（低頻部分）(5)(6)圖 2 與圖 1 等效電路對應的阻抗圖譜由圖 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

4、膜的厚度 d,即可求的該導電聚合物的電導率：在實際聚合物電解質電導率測量中，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據。所謂固定相元 cpe,可想象為一個漏電容，其性質介于電阻與電容之間，其阻抗表達式為：Zcpe=K（j）0=KFcos（p 兀/2）-j（sin（p 兀/2）其中，0p1,K 為常數將固定相元 cpe 引入聚合物電解質測定的等效電路中能較好地解釋圖 2 與圖(Jd-1,RdA(s.cm)3 阻抗圖譜的不同。(具體推導過程略)在低頻區阻抗圖上，是一條與實軸相交于 O(Rb,0)點并與實軸呈 pjt/2 角度的一條直線，在高頻區為一旋轉放大的圖 3 聚合物電解質阻抗圖三、實驗步驟將一定尺寸聚合物電解質膜夾在兩片金屬電極間，連接好測量線路2、在電化學綜合測試儀 SolartronSI1287+SI1260 上測定樣品的