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零基础也别慌:带你用 Zview 软件快速学会电化学阻抗谱拟合

发布日期:2019-07-02

电化学阻抗谱(Electrochemical Impedance Spectroscopy,EIS)是一种以小振幅的正弦波电位为扰动信号的电化学测量方法。它是给电化学系统施加一个频率不同的小振幅的交流信号,测量交流信号电压与电流的比值(即阻抗)随正弦波频率ω的变化,或者是阻抗的相位角Φ随ω的变化。由于其方便,快捷,内涵丰富的特点,它已经广泛应用在了金属腐蚀与防护,固体电解质,导电材料,锂离子电池,燃料电池,催化剂等各个领域。EIS技术研究电化学体系的基本方法是构建一个等效电路( Equivalent Circuit,EC),使该电路的阻纳频谱与电化学体系的EIS相同,从而来分析相应的电化学过程(如图1)。因此,如何构建等效电路并对得到的EIS数据进行拟合就显得十分重要。在此,我们给大家详细介绍基于Zview软件构建等效电路并进行数据拟合的方法,希望能给大家一些帮助。

图1 电化学阻抗谱的Nyquist图及其等效电路

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1 软件介绍

本文使用的软件为Zview(图2),它是由美国的“Scribner Associates Inc.”公司(图3)开发的一款小巧而又强大的EIS拟合软件。该软件具有如下功能与特点:(1)强大的等效电路建模;(2)常见电路即使拟合;(3)数据处理与绘图;(4)批量处理数据;(5)分析和拟合数据;(6)兼容Windows7/8/10;等等。[1]

图2 Zview软件

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图3 Scribner公司网站主页

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Zview软件是一款绿色的软件,只需要将软件复制到电脑上,找到目录下面的“Zview/Programs/Zview2.exe”即可进行使用(如图4)。软件打开后的界面如图5所示,主要包含4个部分,分别为菜单栏,工具栏,Nyquist图区,Bode图区。工具栏的主要功能按钮如图6所示。

图4 Zview2.exe文件的目录

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图5 软件界面介绍

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图6 工具栏主要功能按钮

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2 导入数据

(1)将EIS的数据保存为txt文件,使数据值包含三列,分别为频率,实部和虚部(如图7);

图7 txt数据文件

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(2)打开软件,如图8所示,点击工具栏上的“打开文件”按钮,在弹出的对话框中双击要打开的文件“exp.txt”,然后单击右下角的“OK”即可,结果如图9所示。

图8 打开文件

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(3)可以发现,Nyquist图中谱图很小,此时点击工具栏中的自动标尺按钮(图9中的上方红框),软件就会自动调整标尺,以适应数据的大小。调整后的结果见图10。除此之外,左键框选想要查看的数据区域也可进行放大。

图9 调整标尺以便于查看

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图10 调整标尺后的结果

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3 建立等效电路模型

 

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