CV/Dunn: 电容/扩散贡献占比

本流程可直接选择仪器导出的原始 CV 数据文件夹或多文件。流程会用 Dunn 法对不同扫速下的 CV 曲线做 $k_1$/$k_2$ 分离，计算电容贡献与扩散贡献的占比，并输出堆叠柱状图（matplotlib + Origin）。

前置条件

输入应包含多个不同扫速下的 CV 曲线。可以直接选择 CHI、DigiSim、EC-Lab MPR、mdat Excel、两列文本/CSV 等原始 CV 数据。

Dunn 法依赖多个扫速之间的 $i(E) \sim v$ 关系，建议至少包含 3 个不同扫速，且所有曲线覆盖公共电位区间。输入数据可以是赝电容材料 (电容 + 扩散混合控制) 或纯电容 baseline。

操作步骤

1. 选择输入数据：选择原始 CV 数据文件夹，或直接多选一组原始数据文件。每个文件应对应一个扫速。
2. 系统自动按电位轴交集对齐所有曲线，对每个电位拟合 $i/v^{1/2} = k_1 v^{1/2} + k_2$，得到 $k_1$（电容系数）与 $k_2$（扩散系数）。
3. 对每个扫速计算电容贡献与扩散贡献的占比，绘制正扫、反扫两张并列堆叠柱状图。
4. 输出柱状图、占比数据 CSV、$k_1$/$k_2$ 分布 CSV 与文字报告。
5. 如需 Origin 工程，点击“确认生成”按钮。Origin 导出较慢，默认不会在数据变化时自动运行。

科学原理

Dunn 法假设每个电位 $E$ 下电流由电容电流与扩散电流线性叠加：

其中：

将方程两边同除 $v^{1/2}$ 得到线性形式：

对每个电位 $E$，以 $v^{1/2}$ 为自变量、$i/v^{1/2}$ 为因变量做线性回归，斜率即为 $k_1(E)$，截距即为 $k_2(E)$。

每个扫速 $v$ 下：

• 电容电流 $i_{\text{cap}}(E) = k_1(E) \cdot v$
• 扩散电流 $i_{\text{diff}}(E) = k_2(E) \cdot v^{1/2}$

采用电位积分面积法计算占比：

扩散占比为 $\text{Diff\%} = 100\% - \text{Cap\%}$。

相比仅取单一电位点（如中点电位）的占比，电位积分面积法对噪声更鲁棒，能反映整段电位窗口内的平均贡献。

输出

dunn_bar_chart.png 和 dunn_presentation_chart.png 会在流程界面中显示，并保存到输出文件夹。

适用范围

本流程适用于多扫速 CV 数据的电容/扩散贡献拆分，常用于赝电容材料、储能器件的电荷存储机理分析。若输入数据扫描速率数量不足（<3）或电位区间无交集，本流程会提示并停止。

Dunn 法假设电容电流严格正比于 $v$、扩散电流严格正比于 $v^{1/2}$。对于存在相变、析出反应或强非线性动力学体系的 CV 数据，结果仅作参考。

后续分析

• CV/赝电容分析: 多峰分组 b 值动力学：用 $i = a v^b$ 幂律拟合判断扩散控制 ($b=0.5$)、表面控制 ($b=1$) 或混合控制
• CV/Cdl：基于中点电流差计算 $C_{\text{dl}}$，与 Dunn 法 $k_1$ 互相印证
• CV/Randles-Sevcik：从峰电流计算扩散系数 $D$

参考文献

1. Pu, X., Zhao, D., Fu, C., Chen, Z., Cao, S., Wang, C., and Cao, Y. (2021). Understanding and Calibration of Charge Storage Mechanism in Cyclic Voltammetry Curves. Angew. Chem. Int. Ed. 60, 21310-21318. DOI: 10.1002/anie.202104167.
2. Brezesinski, T., Wang, J., Tolbert, S.H., and Dunn, B. (2010). Ordered mesoporous alpha-MoO3 with iso-oriented nanocrystalline walls for thin-film pseudocapacitors. Nat. Mater. 9, 146-151. DOI: 10.1038/nmat2612.