由于循環(huán)伏安法具有實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)單﹑信息豐富、可進(jìn)行理論分析等特點(diǎn),在電化學(xué)研究中得到了比較廣泛的應(yīng)用。例如,利用峰值電流可進(jìn)行定量分析,也可利用峰值電勢(shì)差進(jìn)行定性分析,判斷電極過(guò)程的可逆性,對(duì)未知的電化學(xué)體系進(jìn)行電化學(xué)行為的探討,以及在各應(yīng)用電化學(xué)領(lǐng)域的運(yùn)用等。

贗電容效應(yīng)是在材料表面或近表面發(fā)生的可逆的法拉第電荷轉(zhuǎn)移反應(yīng),是一種快速的界面儲(chǔ)鋰行為。在循環(huán)伏安測(cè)試中,此類(lèi)材料的循環(huán)伏安曲線呈類(lèi)似電容器的長(zhǎng)方形狀,即便是有氧化還原峰出現(xiàn),也是寬的饅頭峰,并且峰值電勢(shì)差較小,可逆性非常好﹔在恒流充放電過(guò)程中,此類(lèi)材料的充放電曲線是傾斜的直線,在直線任何一點(diǎn)△Q/△E 幾乎相等,電壓滯后非常小,具有典型的電化學(xué)電容器特性,故稱(chēng)此類(lèi)快速的界面儲(chǔ)能反應(yīng)為贗電容(假電容)效應(yīng)。

傳統(tǒng)的電容器大多基于高比表面積的正負(fù)極材料,電化學(xué)反應(yīng)過(guò)程是典型的吸脫附機(jī)制,活性炭等高比表面積的電極材料作為正負(fù)極材料﹐能夠提供足夠的離子吸脫附位置。基于贗電容機(jī)制的電化學(xué)儲(chǔ)能,將離子反應(yīng)的位置轉(zhuǎn)移至材料的表面或者近表面,大大提升了電極材料的儲(chǔ)鋰容量。因此,基于贗電容儲(chǔ)能機(jī)制的贗電容器逐漸取代了傳統(tǒng)的雙電層電容器,成為下一代功率型儲(chǔ)能器件的選擇。

為了分析電極材料贗電容儲(chǔ)鋰行為.，可采取基于Nb2O5/Li半電池的循環(huán)伏安曲線進(jìn)行測(cè)定。如圖1，使用電化學(xué)工作站與Nb2O5/Li半電池組成實(shí)驗(yàn)裝置。
 

圖1 電化學(xué)工作站與Nb2O5/Li半電池實(shí)驗(yàn)裝置示意圖

以Nb2O5電極的處理過(guò)程為例,為了計(jì)算出某掃速下贗電容CV曲線,可以每隔0.1V取一個(gè)點(diǎn)(截取1.1 V.1.2V.1.3 V……3,0 V),正向掃描和負(fù)向掃描各取20個(gè)點(diǎn),取點(diǎn)數(shù)越多,贗電容CV曲線越光滑。逐個(gè)電位計(jì)算贗電容斷流，然后串聯(lián)所有點(diǎn)即可得到贗電容CV曲線。同理計(jì)算選取相同掃速下不同電勢(shì)的贗電容電流，可以得到模擬贗電容電流CV曲線，通過(guò)計(jì)算贗電容CV曲線與實(shí)測(cè)CV曲線面積之比，如圖2，即可得到改掃速下贗電容貢獻(xiàn)的儲(chǔ)鋰量占比。
 

圖2 模擬贗電容電流貢獻(xiàn)的CV曲線