电化学阻抗谱精准度等高线图（EIS-ACP）

电化学阻抗谱精准度等高线图（EIS-ACP）

1 精准度度等高线图

电化学阻抗谱(EIS)仪器进行精确阻抗测量的精准性随频率和被测量的实际负载而变化。精准度等高线图(ACP)为了解某种特定仪器EIS测量精度限制，提供了可视化工具。ACP绘制出沿水平轴的可激发频率范围和沿垂直轴的可测量负载范围(见图1)。

ACP图的不同区域被标记(通常通过不同颜色的阴影)，每个区域代表不同的精度水平。对于任何给定的激发频率和负载，在ACP上都可以找到相应的点，该点落在特定的区域表示EIS测量的期望精度。

图1中的示例ACP显示了三个精确度区域。内部的大圆锥形区域(蓝色阴影部分)表示频率和负载范围很广，恒电位器（电化学工作站）可以精确测量复杂阻抗幅度在1%(±1.0%)以内，复杂阻抗相位角在1度(±1.0°)以内。

ACP上两个更小更窄的区域(一个绿色阴影，另一个黄色阴影)显示了EIS测量变得不那么准确的区域。绿色区域表示恒电位器可以测量2%(±2.0%)以内的阻抗值和2度(±2.0°)以内的相位角。黄色区域表示阻抗大小可以测量到5%以内(±5.0%)，相位角可以测量到5度以内(±5.0°)。

在高频率、大负载下工作时，系统中杂散电容的影响会限制了测量精度。(该系统包括电化学电池、电极、连接电极的电缆以及仪器内部的测量电路。)这种电容极限在ACP上很容易观察到(见图1的右上部分)，其中精度较低的区域显示为向更高频率向下倾斜的对角线带。

当工作在高频率和小负载下时，测量精度不是受杂散电容的限制，而是受系统中的杂散电感的限制。感应极限也很容易在ACP上观察到(见图1的右下部分)，其中精度较低的区域显示为向更高频率向上倾斜的对角线带。

上面的ACP示例是基于在理想条件下进行的EIS测量(即法拉第笼连接到仪器机箱；单元电缆的方向正确，交直流通用，标准长度)，使用已知负载(精密电阻和电容器)来探测接近电容和电感极限的测量精度。大多数ACP(负载大于100 mΩ)是基于恒电位EIS测量(10 mV RMS)。ACP的较低部分(负载小于或等于100 mΩ)是基于恒流EIS测量(100 mA RMS)。

有许多因素可能会影响EIS测量的准确性，例如接地/屏蔽配置，单元电缆排列以及EIS实验参数(幅度，滤波器等)的选择。在开始和解释频率高于100 kHz的EIS测量时需要特别注意相关细节。