实验 交流阻抗技术测量聚合物电解质离子电导率 一、实验目得
1、了解交流阻抗技术原理及应用
2、应用交流阻抗技术测定聚合物电解质离子电导率
二、实验原理
交流阻抗法就是一种以小振幅得正弦波电位（或电流)为扰动信号,叠加在外加直流电压上,并作用于电解池.通过测量系统在较宽频率范围得阻抗谱,获得研究体系相关动力学信息及电极界面结构信息得电化学测量方法。例如，可从阻抗谱中含有时间常数个数及其大小推测影响电极过程得状态变化情况，可以从阻抗谱观察电极过程中有无传质过程得影响等.
本实验采用交流交流阻抗技术测量聚合物电解质离子电导率。基本测试电池回路得等效电路示于图1。其中Cｄl就是双电层电容，由电极/电解质界面得相反电荷形成,Cg就是两个平行电极构成得几何电容，它得数值较双电层电容Ｃdl小。Ｒb为电解质得本体电阻。
图1 测试电池得等效电路
由图1等效电路计算得相应得阻抗值: (1) 其中，实部：
Z1＝ （2） 虚部：
-Z\= （3) 在低频区ω→0，式（２)简化为 Z1＝
当Cｄl＞〉Cｇ时，则Ｃg/Ｃｄl→0得到:
Ｚ1=Ｒｂ （4)
此时图1简化成纯电阻Rｂ，在复平面图上就是一条垂直于实轴并与实轴交于Rb得直线。
在高频区ω→∞，当Ｃdl>＞Cｇ时式(2)简化为
Z1＝ (5） 而式（３）简化为
-Ｚ\= (6） 将式(5)与式(6）中得ω削去可得 （7)
式(7)表示得就是一个以(Ｒb/２，0）为圆心，Rb/2为半径得圆方程.在复平面图上表现为一个半圆。
综合式（４)与(7）,与图1对应得阻抗图谱如图2所示。该阻抗图就是一个
标准得半圆（高频部分)，外加一条垂直于实轴Z1得直线(低频部分）。
图2 与图1 等效电路对应得阻抗图谱
由图２中直线与实轴得交点,可求出本体电解质得电阻值Rb .通过测定测试电池得电极面积A与聚合物电解质膜得厚度d,即可求得该导电聚合物得电导率:(s、cm—１）
在实际聚合物电解质电导率测量中，通常得到得就是由压扁得半圆与倾斜得尾线组成，如图3所示。因此仅用电阻与电容组成得等效电路 ,不能很好得解释电极/电解质界面双电层。近年来,人们采用固定相元ｃｐe 作为等效元件来解释阻抗数据.
所谓固定相元ｃpe,可想象为一个漏电容，其性质介于电阻与电容之间，其阻抗表达式为：
Zcpｅ=K（jω)= Kω [coｓ(pπ/2）－j(siｎ（ｐπ/２））
其中,0≤p≤１,K 为常数
将固定相元cpe 引入聚合物电解质测定得等效电路中能较好地解释图２与图3阻抗图谱得不同.（具体推导过程略)在低频区阻抗图上，就是一条与实轴相交于O(Rb，0）点并与实轴 呈pπ/２角度得一条直线，在高频区为一旋转放大得半圆、
-p
－p
图3聚合物电解质阻抗图
三、实验步骤
将一定尺寸聚合物电解质膜夹在两片金属电极间，连接好测量线路
2、在电化学综合测试仪Sｏlａrtｒon ＳＩ1287+SI1２６0上测定样品得交流阻抗谱。频率范围从1Hz到10５Hｚ
3、由交流阻抗图谱中尾线与实轴得交点，读取聚合物电解质得本体电阻，计算该聚合物电解质得电导率。
交流阻抗技术测量聚合物电解质离子电导率
