电池循环测试仪优先使用“正极”和“负极”，因为这些名称是固定的，而“阳极”和“阴极”会随着工作方向的变化而改变。 在放电过程中，负极是阳极，正极是阴极。在充电过程中，氧化和还原反应发生逆转，因此负极变为阴极，正极变为阳极。
正极和负极标识了测试系统使用的永久物理端子；阳极和阴极标识了取决于电池处于充电还是放电状态的反应角色。 使用基于极性的标签可以防止自动化循环测试中的接线、控制和数据解读错误。
为什么阳极和阴极会产生歧义
它们的定义取决于反应类型
阳极是发生氧化反应的电极，而阴极是发生还原反应的电极。这些定义描述的是电化学反应，而不是永久的物理位置。
在放电过程中，负极向外部负载释放电子，因此在负极发生氧化反应。正极通过还原反应接收这些电子。
可充电电池会逆转反应方向
在充电过程中，外部电源迫使反应向相反方向进行。氧化反应发生在正极，使其成为阳极；而还原反应发生在负极，使其成为阴极。
物理电极的位置并没有改变，只是它们的反应角色发生了变化。
极性在操作上保持稳定
正极和负极标识了电池固定的端子和连接点。这些标签直接对应于循环测试仪、电压表、夹具或测试通道上的正极和负极引线。
当系统在充电和放电之间反复切换时，这种稳定性至关重要。
为什么测试系统需要固定的名称
循环测试仪通道按极性接线
电池测试设备通过定义的正极和负极通道施加电流并测量电压。如果操作员使用阳极和阴极作为端子标签，那么每次电流方向改变时，每个连接的含义都可能发生变化。
使用正极 (+) 和 负极 (−) 可以使接线规范在整个测试过程中保持不变。
自动化协议依赖于明确的指令
循环程序可能包括恒流充电、恒压充电、静置期和受控放电。仪器必须知道无论电流方向如何，每个编程连接都对应哪个端子。
基于极性的术语可以防止自动化协议将反应角色与物理连接混淆。
电压测量使用相同的参考框架
电池电压测量的是其正极和负极之间的电位差。因此，仪器的电压极性、电流符号约定和通道输入自然使用正极和负极名称来表示。
这使得容量、能量、库仑效率和电压曲线数据更容易进行一致性解读。
这对电池表征为何重要
正确的极性保护实验
错误连接电池可能导致反极性测试、无效数据或不安全的操作条件。固定的端子标签降低了纽扣电池组装、软包电池连接、夹具安装和循环测试仪设置过程中的风险。
当许多电池在自动化程序下并行测试时，这一点尤为重要。
必须持续跟踪电极退化
研究人员可能会在数千次循环中比较同一个物理电极。将其称为负极或正极可以在整个实验过程中保持其身份的一致性。
如果不指定操作模式而将其称为阳极或阴极，可能会导致退化结果难以解读。
全电池和半电池测试需要明确的参考
在全电池中，测得的电压结合了两个电极的电位，并包含了电解质电阻等因素。因此，双电极测量不能直接隔离单个电极的行为。
三电极设置增加了一个近零电流的参比电极，从而可以更独立地测量工作电极相对于对电极的电位。明确的正极和负极名称对于识别主电流路径和解读参考测量值仍然很重要。
电池研究中的实用惯例
使用极性来标识永久硬件
对于电池组装和测试，最安全的惯例是：
负极 (−) / 电解质 / 正极 (+)
这些术语标识了物理电极位置和电气端子，与电池处于充电还是放电状态无关。
在特定操作条件下使用阳极和阴极
在讨论反应机理时，阳极和阴极仍然有用。但是，必须明确操作模式：
- 在放电期间：负极 = 阳极；正极 = 阴极。
- 在充电期间：负极 = 阴极；正极 = 阳极。
这种区分避免了将基于反应的术语视为永久的硬件标签。
材料名称可能会造成额外的困惑
在锂离子电池文献中，研究人员常将石墨称为“阳极”，将层状氧化物称为“阴极”，这反映了传统的放电操作或电池在常见用途中的角色。这些名称被广泛理解，但在讨论反向操作、特殊化学体系或电极级测试时，它们可能会变得不精确。
对于测试指令和仪器配置，正极和负极更为可靠。
理解权衡
极性标签在化学上描述性较弱
“正极”和“负极”标识了电气位置，但没有描述是否正在发生氧化或还原反应。因此，它们在操作上精确，但在化学上信息量较少。
技术报告在反应方向很重要时应使用阳极和阴极，同时说明电池是处于充电还是放电状态。
电位与反应角色不同
在传统电池中，正极通常在比负极更高的电位下工作。然而，“更高的电位”并不能在所有操作条件下定义阴极，因为阴极是由还原反应定义的，而不是简单地由电压水平定义的。
在分析强制充电或不寻常的电化学系统时，这种区别尤为重要。
术语必须符合测试目标
对于接线、通道配置和自动化循环，请使用正极和负极。对于反应分析，请使用阳极和阴极，但始终将这些术语与电流方向或操作模式挂钩。
这两种术语不能相互替代；它们回答的是不同的问题。
为您的目标做出正确的选择
使用与所做决策相匹配的术语：
- 如果您的主要重点是接线和循环测试仪配置： 将端子标识为正极和负极，以便在每个测试步骤中保持连接的明确性。
- 如果您的主要重点是反应机理： 使用阳极和阴极，同时明确说明电池是处于充电还是放电状态。
- 如果您的主要重点是自动化数据分析： 使用固定的正/负极标签存储电极身份，并将充电或放电记录为单独的操作状态变量。
- 如果您的主要重点是电极级表征： 将固定的极性标签与明确定义的工作电极、对电极和参比电极配置相结合。
最可靠的电池测试语言是将永久的电极身份与反应角色分开：硬件使用正极和负极，电化学使用阳极和阴极。
总结表：
| 方面 | 正极/负极 | 阳极/阴极 |
|---|---|---|
| 定义 | 固定的物理端子 | 依赖于反应（氧化/还原） |
| 随方向变化吗？ | 否 | 是（充电 vs 放电） |
| 使用场景 | 接线、测试仪设置、数据记录 | 反应机理讨论 |
| 歧义风险 | 低 | 不指定操作模式时较高 |
| 示例（放电） | 负极 = −, 正极 = + | 负极 = 阳极, 正极 = 阴极 |
| 示例（充电） | 同上 | 负极 = 阴极, 正极 = 阳极 |
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