跳转到主要内容
Search

超级电容器的测量

相关产品:MFIAMFLIMF-IA

应用简介

超级电容器,亦即超电容器或电化学电容器,是一种很有前途的储能装置,常用来弥补电解电容器和电池之间的差距。由于其高功率和长寿命,超级电容器被广泛的应用,小到SRAM,大到高铁。为了实现此高性能,最关键的就是器件要具备低串联等效电阻 (ESR),来减少在充电和放电循环期间内因欧姆加热而浪费的能量。因此,表征不同频率下的超级电容器的阻抗,对于确定ESR和其他关键的器件参数非常重要。尤其在低频下,这就对我们提出了独特的测量挑战:我们需要一款能够直接测量电流和电压,并能高精度测量阻抗的仪器。

测量策略

传统上,恒电流充电/放电方法将ESR视为独立于频率和测量电压的静态值,因此结果可能会因操作条件而有所不同。此外,如果使用的电流过高,还会产生不可逆的电化学反应,极大的缩短器件的使用寿命。

使用苏黎世仪器的MFIA阻抗分析仪,您可以通过极小的AC测试信号在1 mHz至5 MHz的宽频范围内测量超级电容器,来避免上述缺点。在图1所示的四端子配置中,您可以同时监控器件上的电压和电流,并通过LabOne仪器控制软件的参数扫描模块,计算并显示各种阻抗参数。

Four-terminal impedance measurement of a supercapacitor with the MFIA Impedance Analyzer

图1:使用MFIA阻抗分析仪对超级电容器进行4端子阻抗测量的草图。

您可以切换测量结果显示为波德图或奈奎斯特图(参见图 2),便于确定器件电容之外的其他有用参数:包括串联等效电阻(ESR)、电荷转移电阻和Warburg元件(扩散阻抗)以及其对应的特征频率。 ESR通常被认为是器件整体“健康状态”的重要指标。

电荷转移电阻和Warburg元件(扩散阻抗)与电极和电解质之间的界面有关。在微观尺度上研究器件材料的电化学家对他们可能会很感兴趣。得益于在时域工作的LabOne绘图仪模块(见图 3)和可配置的LabOne API,这些参数可以快速传输到计算机上,帮助您在器件的整个寿命周期内进行监控。

Bode and Nyquist plots for a 1 F supercapacitor

图2:1法拉超级电容器的波特图 (a) 和奈奎斯特图 (b):两组数据均由LabOne的参数扫描模块获取。

Simultaneous impedance measurements of a 1 F supercapacitor at different frequencies

图3:同一个1法拉超级电容器同时在两个特征频率(468 Hz和360 kHz)下的阻抗测量。为了能在同一张时域图中同时显示所有相位和阻抗幅值,垂直刻度是任意设置的。

选择苏黎世仪器的好处

  • 通过同时探测两个频率下的阻抗,或在单次扫描中记录所有相关的阻抗参数,最大限度的缩短测量时间。
  • 使用LabOne软件及其API轻松实现自动化测量,轻松实现频率、测试信号幅度和偏置的扫描。

联系我们   获取报价

视频

What makes a great Impedance Analyzer?
MFIA Impedance Analyzer Overview
联系我们