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。
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。
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。
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。
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。
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。
