应用报告

自动化样品处理和分析为大量样品的常规测量带来很大优势。万通提供范围广泛的高性能 LQH 液体处理设备，可与 Autolab 领域结合使用，并直接通过 NOVA 进行控制。

万通 800 Dosino 是每套自动化 LQH 液体处理装置的主力。该仪器可方便地与 NOVA 软件结合使用，可轻松集成到使用 Autolab 系统进行的电化学测量中。

万通 858 Professional Sample Processor 是一套用于 LQH 液体处理的机器人系统，能够自动处理大量样品。此设备提供了直接通过 NOVA 软件进行控制的平台，可与 Autolab 恒电位仪/恒电流仪结合使用，进行高通量自动化电化学测量。

镍金属氢化物电池（NiMH）是可充电的电池，与镍镉电池（NiCd）类似，但不是用镉作为阳极，而是采用吸氢合金。此时镍作为镍镉电池的阴极。这类电池包的电压输出与电池包中单个电池单元数量直接成正比。在某些情况下总电压会超出 10 V 的最大值，这可通过 Autolab 恒电位仪/恒电流仪进行测量。为能将电压施加为高于 10 V 且可进行测量，我们研发了一台电压倍增器，可扩大Autolab 的电压范围。

锂离子电池（Li-Ion）是市场上最主要的储能设备。典型的锂离子电池通常由一个或多个单元组成。锂离子单元和电池组的特征是在不同循环周期中的恒电流充电和放电。

锂离子电池具有相对较高的能量和功率性能，是研究最多的储能设备之一。充电时，锂离子通过电解液从正极向负极移动。在放电过程中，锂离子以相反的方向从负极移动到正极。在电极表面，锂离子会大量扩散。 在这方面，锂离子电池的性能主要取决于电极中活性材料的扩散系数。因此，了解电极材料的化学扩散系数极为重要。此外，电极材料的热力学特性也有助于更好地了解其电化学行为。

当锂离子电池进行充电放电时，锂离子将通过电解质从一个电极移至另一个。此时了解电极材料的化学扩散系数极为重要。恒电位间歇滴定技术（PITT）是一种最经常应用的方法，以获得活性电极材料的扩散系数。

本应用报告中，MacMullin数是通过叠加方法计算的。该方法包括对具有不同堆叠厚度的样品进行电化学阻抗谱测量，通过增加电池内隔膜的数量来实现。然后根据数据拟合计算离子电阻，并绘制出与电池中隔膜数量的关系图，斜率给出了MacMullin数。

TSC SW closed 和 TSC 蓄电池组电池是紧凑型系统，设计用于测量空气或湿度敏感材料（例如充电电池中使用的材料）。这些电池为与平面几何形状的金属电极接触的固体和凝胶状材料的温度测量提供了良好控制的环境。 例如，可以使用这些电池来测试蓄电池活性物质、离子导电固态电解质和蓄电池隔板。在本实验中，两个电池中都使用100Ω 的标准电阻器来了解电池对测量的影响（如果有的话）。

介绍 DuoCoin 电池盒。对商用纽扣电池进行了 EIS 测量。突出显示了四端子配置和两端子配置之间的阻抗差异，证明了在研究低阻抗 DUT 时直接采用四端子配置的重要性。

在本使用说明中，我们展示了如何利用恒电流脉冲极化法，对商用液态二元锂离子电池电解液的二元扩散系数进行测定。

本 Application Note 介绍了实验细节，并概述了 EIS 和 CV 实验最重要的发现，以研究在与典型有机电池电解质接触的平面玻璃碳电极上形成的模型固体电解质界面的结构。

在本 Appication Note 中，我们演示了如何基于电化学阻抗谱 (EIS) 方法确定具有已知孔隙率和涂层厚度的商用锂离子电池负极材料的截面迂曲度 τ。

在本 Appication Note 中，我们演示了如何基于超低频电化学阻抗谱 (VLF-EIS) 方法确定商用液态二元锂离子电池电解质的锂离子迁移数。

In battery research, electrochemical impedance spectroscopy (EIS) is a necessary tool to investigate the processes occurring at the electrodes. With a common three-electrode battery, EIS can be performed sequentially first at one electrode and then at the other electrode.

本应用简报解释了研究人员如何通过使用INTELLO进行电池循环测试来确定底层化学和潜在的失效机制。

This Application Note discusses differential capacity analysis (DCA) and its impact on enhancing battery performance, with a focus on using the INTELLO platform.

腐蚀是指金属变质或降解的过程。腐蚀最常见的一个例子是钢上锈的形成。大多数腐蚀现象都是电化学性质的，腐蚀金属表面至少发生两个反应。

电化学方法可用作确定腐蚀速率的传统方法的替代方案。例如，腐蚀速率，即样品腐蚀的速率，可以通过简单的电化学测量（如线性扫描伏安法（LSV））计算。

在现实生活中，腐蚀通常是几个反应的结果，而且事先不可能确定反应机制。在这种情况下，极化电阻可以用来确定被研究金属对腐蚀的抵抗力。

已证实电化学阻抗谱（简称 EIS）在防腐蚀系统的极化电阻测量和确定腐蚀机理时非常有效。

缓蚀剂是降低金属腐蚀速率的物质。通常向腐蚀环境中添加浓度较低的缓蚀剂。 本 Application Note 展示了如何使用万通 Autolab 仪器检查缓蚀剂的质量。

本 Application Note 基于ASTM 标准 G150，该标准旨在测试不锈钢以及与不锈钢相关的其他合金对高温下点蚀形成的耐受性。这是通过测定电位非依赖性临界点蚀温度（CPT）来实现的，CPT 即点蚀演化发生的最低温度。CPT 实验包括在升高电化学池温度并记录电流的同时对样品施加电位。

本应用报告介绍 SDM 测量（Stepwise Dissolution Measurement 逐步溶解测量）如何显示涂层铝样品的逐步溶解过程。目的是要很好地理解腐蚀过程。Autolab PGSTAT204电化学工作站 与 NOVA 软件和 1 L 腐蚀池联用，是快速准确进行 SDM 及其他腐蚀测量的非常合适的选择。

此 Application Note 介绍了在逐级溶解测量（SDM）之前和之后，对三个涂层铝样品应用电化学阻抗谱（EIS）研究。该技术已在 Application Note AN-COR-08 中进行了评述。

金属腐蚀是一个不仅严重影响许多工业部门，而且严重影响私人生活的问题，从而造成巨额成本。 在本Application Note 中，将对不同金属进行电化学腐蚀研究期间获得的结果与文献数据进行了比较。

ASTM 标准 G100 是一种测试铝 3003-H14 和其他合金的局部腐蚀的电化学方法。循环电流恒定梯级极化由向上和向下扫描组成。对每一步结束时的电位值进行了收集和线性拟合，找到了零电流时的电位值。

ASTM 标准 G5 是使用动电位阳极极化测量法测试 430 号不锈钢耐腐蚀性能的一种方法。NOVA 程序执行 ASTM 标准 G5 测试 430 号不锈钢在硫酸中的耐腐蚀性能，并对 1 个 PGSTAT302N 和 1 个 L 腐蚀电池进行了实验。

旋转圆柱电极 (RCE) 是一种用于腐蚀研究的技术，可在实验室环境中模拟液体通过管道运输时通常出现的湍流。RCE 用于在样品表面产生紊流，模拟管道流动条件。涉及 RCE 的实验受 ASTM G185 标准的约束。在本应用简报中，1018 碳钢圆筒样品的 RCE 采用了线性偏振 (LP) 测量技术。

旋转柱形电极（RCE）已成功的用于实验室环境中，以在样本表面生成湍流，模拟真实管路流动状况。在本使用说明中，将腐蚀率在静止和湍流的状态下进行了测量和对比，同时保证了所有其他实验条件未发生变化。同时使用了线性极化（LP）技术与 RCE（旋转和未旋转）。

ASTM G61 标准用于在含氯环境下测定敏感性，以辨明多种铁基、镍基和钴基合金的局部腐蚀情况。本应用说明使用万通 Autolab PGSTAT302N 和万通 Autolab 1 L 腐蚀池，展示符合 ASTM G61 的测量示例。

国际标准 ISO 17463 描述了金属上高阻抗有机保护涂层的防腐性能测定。该方法使用的周期包括电化学阻抗谱 (EIS) 测量、阴极极化和电位弛豫。本应用说明万通 Autolab PGSTAT M204 和平板池符合 ISO 17463 标准。

塔菲尔分析是一项重要的电化学技术，用于了解反应动力学。通过研究塔菲尔斜率，可以揭示电极反应中决定速率的步骤，有助于腐蚀和燃料电池等领域的研究。这种方法通过调整材料和条件来提高效率，从而帮助各行业优化工艺和改进设备性能。

电化学、光谱学和光谱电化学 (SEC) 是许多领域广泛使用的技术。然而，从这些分析中获得的数据曲线却千差万别，而且并非所有的电化学峰值和光谱带都能用相同的程序进行测量。 本应用简报探讨了 DropView 8400 和 DropView SPELEC 软件中的四种工具，以方便测量和分析所收集的曲线和数据。详细解释了以下测量选项：自动测量、设置曲线测量、设置自由测量和设置步长测量。

The mass transport characteristics of the diffusion controlled oxidation and reduction of the ferri/ferro cyanide couple was studied using the Autolab RDE with a low noise liquid Hg contact.

参比电极具有稳定并且明确的电化学电位（在恒温下），据此电化学电池采用了应用或测量电位。因此，良好的参比电极稳定好并且不会极化。换句话说，在使用环境下这种电极的电位会保持稳定，在弱电流流过时也如此。本 Application Note 列出了常用的参比电极及其使用范围。

当电流流经电化学电池时，RE（参比电极）与 WE（工作电极）之间产生电位降。该电压降受电解质电导率、参比电极与工作电极之间的距离以及电流量级影响。本 Application Note 对电阻电压降、其原因和对测量的影响作了基本说明。

本 Application Note 描述了介绍的电阻电压降和电阻的三种不同测量方法。快速方法是电流中断和正向回馈，但必须注意其使用方法，以免发生数据误解或损坏装置。另一方面，EIS 是一种更加可靠的电阻测定方法。在测量过程中可以使用恒电位仪补偿电阻电压降，或对数据应用数学修正法。

Autolab 电化学石英晶体微天平 (EQCM) 是 Autolab PGSTAT 的可选模块，可用于控制 6 MHz 晶体振荡器。该技术可用于执行检测限在亚微克范围内的电重测量。

本文献描述了一种非常简单的方法，可用于在金基底上沉积少量铂。 该方法基于一个称为置换沉积的电化学过程，在此过程中，贵金属的沉积通过在开路电位（OCP）下将沉积在基底上的前驱体金属吸附层氧化而得以实现。

在本 Application Note 中，模拟和数字阶梯电位信号应用于酸性溶液中的铂工作电极。突出显示测量电流的差异，并与类似的实验进行比较，其中电流是根据测量的电荷计算得到的。

此 AN 将提供关于恒电位仪/恒电流仪的工作原理概述。根据不同应用，可以（或必须）将仪器以不同方式与电化学电池相连。下文中将讨论电化学电池以及电化学测量中所用电极的三种最常见结构。

在本应用说明中，展示了电化学与光谱学的结合，通过在设定的电位步骤下获取的红外光谱监测了亚铁氰化物氧化为铁氰化物的过程。在425纳米处吸光度的增加对应于铁氰化物的形成。

为了提高电池和超级电容器等电化学储能装置的性能，人们可以集中精力提高电解质的离子电导率（αDC）。要获得不同电解质系统的 酚-DC 值，常用的方法是在不同温度下，在双电极装置中进行电化学阻抗谱（EIS）实验。

铜可以说是技术上最相关的金属之一，尤其是对于半导体行业。在该行业中使用的沉积工艺被称为双镶嵌工艺，该工艺涉及在添加剂的存在下从酸性铜化合物中电沉积铜。本 Application Note 说明了使用 Autolab 旋转环盘电极 (RRDE) 研究铜的电沉积和 Cu+中间体的检测。

相对介电常数 εr, 又称介电常数，在材料表征中具有十分重要的意义。它可以定义为存储在材料中的电能量与存储在真空中的电能量之间的比率。获得相对介电常数的最简单方法之一是由电容值计算得到。在本 Application Note 中，对检索电容值的五种技术进行了比较。

在本 Application Note 中，电化学阻抗谱 (EIS) 用于测试以两种不同方式连接的商用电池。在第一次 EIS 测量中，电池以两线检测配置连接。在第二次 EIS 测量中，电池以四线检测（开尔文检测）配置连接。引线连接方式的差异会导致电池的测量阻抗值不同。

氧还原反应（ORR）对燃料电池的功能准备非常重要。通过旋转环盘电极 (RRDE) 实验，可以在流体力学条件下研究该反应，从而通过 Levich 和 Koutecký-Levich 方程确定动力学特性。同时，还可从二级（环形）电极的中间产物反应中获得机理信息。本应用简报介绍了如何使用瑞士万通 Autolab 的 RRDE 研究 ORR。

TSC SW Closed 和 TSC Battery 电池是紧凑型系统，设计用于测量空气或湿度敏感材料（例如充电电池中使用的材料）。在本文件中，解释了两个测试程序。第一种方法是使用恒电位循环伏安法 (CV)，而第二种方法是通过电化学阻抗谱 (EIS)。

低阻抗设备（例如燃料电池和电池）与负载的连接方式会影响其性能。在本文件中显示商用锂电池的 EIS 结果对比。已实施不同的 EIS 测量，随即改变电池连接至恒电位仪的方式。