综合电化学工作站硬件设计与实现

随着电池行业的迅猛发展，人们对电池检测技术提出了更高的要求，迫 切需要一种高效，能测量体现电池反应过程参数的检测设备。本课题目的在 于研发一种综合电化学工作站满足上述需求。 综合电化学工作站是一套完整的、数字化的、电化学体系的检测分析设 备。它把恒电位仪，恒电流仪和电化学交流阻抗分析仪有机地结合到一起， 既可以做常规的基本测试如动电位扫描、动电流扫描试验和电化学交流阻抗 测量，也可以做基于这三种基本试验的程式化试验，如恒电流充电-电化学 交流阻抗测量，电池寿命循环试验-电化学交流阻抗测量试验，从而完成多 种状态下电化学体系的参数跟踪和分析。它可以快捷、精确的检测电池的容 量、测量体现电池反应机理的交流阻抗参数。 本文以交流阻抗谱为理论依据，在既定电位范围、精度、分辨率和响应 速度等性能指标的要求下构建出上下位机多层次硬件体系结构，有针对性地 设计了下位机的接口电路板和测量电路板，并在此设计方案下进行了大量的 硬件功能调试，达到了预期的性能指标。本文的主要内容可概括为以下三点： (1)电化学工作站的功能原理研究与硬件系统设计。介绍了电化学工作 站的三种基本功能和性能指标，电化学交流阻抗测量的原理，并进而提出了 电化学工作站的硬件系统结构，构建了电化学工作站的硬件结构设计； (2)下位机的接口电路板和测量电路板设计，在设计中力图提高系统精 度、灵活性。实现对电池电压和电流的测量和控制功能，使工作站测量和控 制功能达到了功能多样化精确化，为电化学交流阻抗测量等功能实现打下基 础； (3)实验及误差分析。对电化学工作站的硬件测量和控制功能进行了实 验验证，分析了误差产生得原因，对固有误差进行了补偿，对不同幅值直流 信号和不同幅值、频率的交流信号进行测量，达到了精确测量的性能指标。