使用Interface 5000双静电计

测量两个半电池

本应用报告将介绍Interface 5000的双静电计功能如何在电化学实验中同时测量两个半电池 。Interface 5000电化学工作站是一个6V/5A的测试系统,非常适合测试电池,超级电容器和材料。它具有第二静电计,也非常适合同时测两个半电池。

在本实验中,使用两片氧化锰包覆的碳纳米泡沫来模拟对称超级电容器。将两片涂覆有氧化锰的碳纳米泡沫切割成8毫米的圆盘,安装在LiBMC电池夹具上。然后将这些夹具浸入在1M KNO3中。Ag线一旦浸入到水性电解质中就可以充当Ag/AgNO3参比电极。

图1中的两片圆盘安装在图2中的其中两个较大的夹具上,利用Ni涂层使得圆盘和夹具之间导电。

fig1 carbon nanofoam discs

图1 两片直径8mm的氧化锰包覆的碳纳米泡沫圆盘

fig2 electrode holders

图2 电极夹具(两个#935-00085,一个#985-00084)

Ag线安装在图2中间那个面积较小的电极夹具上。电池溶液是1.0M HNO3,图3所示。请注意,碳纳米泡沫凹在电极夹具中,图3中看不见。

fig3 fully assembled cell

图3 3电极浸入在1.0M HNO3溶液中

工作和工作参比连接一个电极,对电极和对电极参比连接另一个电极,参比连接中间的Ag线电极。然后利用Interface 5000进行以1mA电流,电压窗口0.01至1V充放电循环测试100圈。

结果

图4每隔4圈循环充放电曲线显示容量在最初时下降,然后如预期那样趋于平稳。图5显示了整个电池具有代表性的其中一圈充放电曲线。

fig4 plot capacity

图4 100圈容量对圈数图

fig5 plot charge discharge cycle

图5 全电池单独一圈的充放电曲线

有趣的是,也是本应用报告最初的目的,可以使用Interface 5000双静电计功能在充放电步骤中查看每个半电池的结果。

图6是充电步骤中两个半电极的结果。全电池电压在该步骤中从大约0.1V变为1V。上一步放电截止电压(0.01V)与0.1V之间的差异是由电池从放电切换为充电时的iR引起的。该图还显示了每个半电池的结果。橙线为正极,灰线为负极。

fig6 plot half cell voltages

图6 半电极充电曲线(橙线-正极,灰线-负极)和全电池的充电曲线

这两个电极实际上是相同的,因此在单个充电步骤中会产生对称的充电/放电曲线。正极充电的同时负极放电。它们之间的幅值差异最终决定了图6中全电池的充电曲线。

结论

本应用报告只是演示如何使用Interface 5000双静电计功能同时测量对称的两个半电极。Gamry还有第二个应用报告,介绍了用于EIS测量的双静电计功能。可以在Gamry网站上找到此报告。

Technical Note Measuring Both Half Cells with the Dual Electrometer Rev. 1.0 2/27/2020 ©Copyright 2020 Gamry Instruments, Inc.
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