電化學阻抗譜（Electrochemical Impedance Spectroscopy，EIS）是一種以小振幅的正弦波電位為擾動信號的電化學測量方法。它是給電化學系統(tǒng)施加一個頻率不同的小振幅的交流信號，測量交流信號電壓與電流的比值（即阻抗）隨正弦波頻率ω的變化，或者是阻抗的相位角Φ隨ω的變化。由于其方便，快捷，內涵豐富的特點，它已經廣泛應用在了金屬腐蝕與防護，固體電解質，導電材料，鋰離子電池，燃料電池，催化劑等各個領域。EIS技術研究電化學體系的基本方法是構建一個等效電路（ Equivalent Circuit，EC），使該電路的阻納頻譜與電化學體系的EIS相同，從而來分析相應的電化學過程（如圖1）。因此，如何構建等效電路并對得到的EIS數(shù)據(jù)進行擬合就顯得十分重要。在此，我們給大家詳細介紹基于Zview軟件構建等效電路并進行數(shù)據(jù)擬合的方法，希望能給大家一些幫助。

圖1 電化學阻抗譜的Nyquist圖及其等效電路

1 軟件介紹

本文使用的軟件為Zview（圖2），它是由美國的“Scribner Associates Inc.”公司（圖3）開發(fā)的一款小巧而又強大的EIS擬合軟件。該軟件具有如下功能與特點：（1）強大的等效電路建模；（2）常見電路即使擬合；（3）數(shù)據(jù)處理與繪圖；（4）批量處理數(shù)據(jù)；（5）分析和擬合數(shù)據(jù)；（6）兼容Windows7/8/10；等等。[1]

圖2 Zview軟件

圖3 Scribner公司網(wǎng)站主頁

Zview軟件是一款綠色的軟件，只需要將軟件復制到電腦上，找到目錄下面的“Zview/Programs/Zview2.exe”即可進行使用（如圖4）。軟件打開后的界面如圖5所示，主要包含4個部分，分別為菜單欄，工具欄，Nyquist圖區(qū)，Bode圖區(qū)。工具欄的主要功能按鈕如圖6所示。

圖4 Zview2.exe文件的目錄

圖5 軟件界面介紹

圖6 工具欄主要功能按鈕

2 導入數(shù)據(jù)

（1）將EIS的數(shù)據(jù)保存為txt文件，使數(shù)據(jù)值包含三列，分別為頻率，實部和虛部（如圖7）；

圖7 txt數(shù)據(jù)文件

（2）打開軟件，如圖8所示，點擊工具欄上的“打開文件”按鈕，在彈出的對話框中雙擊要打開的文件“exp.txt”，然后單擊右下角的“OK”即可，結果如圖9所示。

圖8 打開文件

（3）可以發(fā)現(xiàn)，Nyquist圖中譜圖很小，此時點擊工具欄中的自動標尺按鈕（圖9中的上方紅框），軟件就會自動調整標尺，以適應數(shù)據(jù)的大小。調整后的結果見圖10。除此之外，左鍵框選想要查看的數(shù)據(jù)區(qū)域也可進行放大。

圖9 調整標尺以便于查看

圖10 調整標尺后的結果

3 建立等效電路模型

建立合適的等效電路是進行阻抗擬合的關鍵步驟，只有合理的等效電路才能得到合理的結果。一般而言，等效電路的建立是根據(jù)電化學體系的實際含義在參考文獻的基礎上建立的。軟件的操作步驟如下所示：

（1）點擊如圖11所示的Equivalent circuits按鈕，打開如圖12所示的等效電路操作窗口；

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