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电化学阻抗谱精准度等高线图(EIS-ACP)

更新时间:2023-08-24      点击次数:516
EIS Accuracy Contour Plot

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)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。

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(±1.0°)以内。

ACP上两个更小更的区域(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(±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,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 kHzEIS测量时需要特别注意相关细节。


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