電極シートの抵抗試験方法の問い合わせ - 1 つのプローブと 2 つのプローブと 4 つのプローブ

電極は電池製造の重要なリンクであり、その性能はプロセスの安定性、セルの性能と安全性に直接影響するため、電極の性能を評価する重要な指標として電極抵抗を含む極の性能評価が占めます。電池の開発・生産において、かけがえのない地位を築いています。極性抵抗を評価する一般的な方法には、単探針法、二探針法、四探針法、多探針法などがあります。単探針法は、端子の一方の端を設定し、もう一方の端をサンプルに接続して抵抗をテストします。プローブ法はサンプル上の端子を検査し、四プローブ法はサンプル表面に4本のプローブを置きます。

1. 実験装置及び試験方法

1.1 実験装置: 図 1 (a) に示す単一プローブ装置、および図 1 (b) に示す 2 つのプローブ用装置。

図1. (a) シングルプローブ法の装置 (b) 2プローブ法の構造図

1.2 テスト方法: シングルプローブ法では抵抗器を保持し、もう一方の端子でサンプル抵抗を動かします。制御可能な圧力シングルプローブデバイスは、制御可能な圧力デバイスの一端を保持し、もう一方の端はM RMSソフトウェアでテスト圧力強度と保持時間を設定します。ソフトウェアは電極の厚さ、抵抗、抵抗率、導電率のデータを自動的に読み取ります。 。

2. データ分析

2.1 単一プローブ圧力制御と非制御圧力試験の抵抗比較

アルミ箔、銅箔、正極板、負極板を 2 つの異なる単一プローブ装置でテスト 10 セットのデータを取得します。図からわかるように、箔または極の抵抗をテストする単純な単一プローブ法では、COV 値は基準値よりも大きくなります。制御可能な圧力、最大60％以上、テスト抵抗の変動が大きい、これは単純なデバイスの単一プローブでは圧力を固定できないためで、各テストの接触抵抗が異なるため、テスト誤差は制御された圧力デバイスよりも大きくなります。

図 2. (a) 単一プローブとフォイルの圧力制御と制御されていないピエゾ抵抗のコントラスト (b) 単一プローブと極性チップの圧力制御と制御されていないピエゾ抵抗のコントラスト

2.2 圧力制御による単探針法、二探針法、四探針法による試験サンプルの比抵抗の比較解析

図からわかるように、アルミ箔、銅箔、正極板、負極板を 3 つの異なる試験方法でそれぞれ 10 セットのデータを試験します。箔の抵抗率比較: シングルプローブ法>二探針法>四探針法、極板抵抗率も単探針法がトレンド>二探針法>四探針法。

図 4. (a) さまざまな試験方法の比較 - 箔の抵抗率チャート (b) さまざまな試験方法の比較 - 磁極シートの抵抗率

3 つの試験方法で測定された抵抗率の違いを分析しました。これは、プローブと電極表面の間の接触抵抗が異なる方法で異なり、電子伝導経路が異なる試験方法で一致していなかった可能性があります。シングルプローブ法は、コーティングを通ってコーティングと流体界面に至り、その後流体に至り、さらに側方流体を通って試験電極の他端に至る電子伝達経路を示します。つまり、2 つのプローブよりも多くの側方流体電子伝達が行われます。また、電流電極と電圧電極を分離する 4 つのプローブ テストでは、配線とプローブの接触抵抗インピーダンスが排除されるため、測定される抵抗率の絶対値は最小になります。

図 5. 3 つの対策の概念図

3. 試験原理の分析

図 6. 4 プローブ法テストの概略図

4端子配線とプローブの接触抵抗をそれぞれRc1、Rc2 、Rc3 、Rc4としたときの4端子法による試験抵抗の模式図を示す。定電流源は、端子 #1 と端子 4 #を介してサンプルに電流 は (電流計の読み取り値) を加えます。電圧計の抵抗が Rg の場合、電圧計の分岐電流は イグ 、電圧計の電圧読み取り値は Vg = Rg * イグ となります。端子２＃と端子３＃の間の測定された抵抗はＲｓであり、測定された抵抗分岐電流はＩｓ－Ｉｇであり、測定された抵抗の電圧はＶｓである。それから：

電圧計ブランチによって計算される、端子 2 # と 3 # の間の電圧は次のようになります。:

測定する抵抗分岐によって計算される、端子 2# と 3# 間の電圧は次のように表すこともできます。:

このとき、Rg +Rc2 +Rc3があれば>>Rs 、その後は>>イグ 、その後 は は -イグ

Rgの場合>>Rc2 + Rc3 、V s イグ * Rg =V g があります

次に、抵抗は R =Vg / は V s / (は -イグ ) =Rs で、電流計と電圧計の読み取り値から計算されます。

したがって、電流および電圧計の読み取り値に従って計算された抵抗は、実際に測定された抵抗値とほぼ等しく、これは試験対象のサンプルの絶対抵抗値を試験することに相当します。次に、プローブのサイズ仕様とテストサンプルのサイズに基づいて、材料の抵抗率が計算されました。

要約すると、4 プローブ法で使用される個別の電流電極と電圧電極により、配線のインピーダンスとプローブの接触抵抗が排除されます。重要なのは、電圧計の抵抗が十分に大きいため、分岐電流とライン接触端子の圧力降下を無視できることです。電圧検出用の 2 つのプローブは、電流源の 2 つのプローブから分離する必要があります。電圧検出用の 2 つのプローブ間の接続では、2 点間のメイン ループ抵抗がすべて測定抵抗に含まれます。ただし、試験対象のサンプルの抵抗が非常に大きい場合、電圧計の抵抗が試験対象のサンプルよりもはるかに大きいこと、つまり Rg + Rc2 + Rc3 を確保することが困難な場合があります。>>Rs が真実ではない可能性があり、測定結果に大きな誤差が生じる可能性があります。&注意 ;

したがって、4 プローブ法はプローブとサンプル (圧縮されたシートまたはコーティング) の間の接触抵抗を排除するため、バッテリー電極シートの電子コンダクタンスの絶対値を決定するためによく使用されます。ほとんどの 4 プローブ法では、アルミニウム箔などの流体収集材料ではなく、絶縁基板上に電極材料のスラリーを薄層または適切な厚さでコーティングすることを選択します。絶縁基板上のこのコーティングは、基板方向の支流を避けるように設計されており、電極材料の抵抗を正確にテストします。基板が流体コレクターの場合、プローブの距離を調整することでコーティングの抵抗を測定します。しかし、実際の電池用途における電極塗膜は比較的厚く(60~150μm)、また、4 探針法では、電極のコーティング勾配を無視して、コーティングの抵抗寄与の一部しか得られないため、電極の抵抗値を包括的に表すことはできません。さらに、電流伝達の方向はコーティングに平行であり、実際の電池の垂直コーティングの電流伝達方向とは異なり、基板とコーティングの界面抵抗も実際の状況ではなく無視されます。極性シートの。

また、2 プローブ法では、試験結果にはプローブ、プローブ、コーティングの接触抵抗が含まれるため、電極抵抗率の絶対値を測定することができず、負荷圧力と電流試験パラメータが結果に影響します。正極の抵抗が高い場合、負荷電流が小さい場合、安定した結果が得られます。グラファイト電極または箔の抵抗が低い場合、安定した結果を得るには負荷電流が比較的高くなります。負荷圧力が増加し、箔または電極の抵抗率が減少すると、テスト結果は圧力に依存しない可能性があります。ただし、これにはいくつかの利点があります。テストプロセスの電子伝導経路は、実際のバッテリーアプリケーションの電子伝導経路と基本的に同じです。総合試験値には流体コレクターの電子伝導特性が含まれます。

4. まとめ

シングルプローブ圧力制御方法と制御されていない圧力試験サンプルの抵抗の違いを調査すると、圧力が抵抗データの安定性に大きな影響を与えることがわかり、テスターはサイズと圧力に注意を払う必要があります。試験圧力の安定性。サンプルの抵抗率の違いをテストするための3つのテスト方法の原理を比較すると、実際のポールの適用とテスト操作の利便性から、測定された絶対抵抗の差がより大きいことがわかり、電極貫通抵抗をテストする上部と下部の2つのプローブを選択することをお勧めします。電極の抵抗率の公式、プロセスをすぐに学ぶことができます。