Comparaison de la méthode de test de résistance d'électrode - quatre sondes contre deux sondes

La résistance de la batterie lithium-ion est l'un des indicateurs importants pour mesurer les performances de la batterie, la taille de la résistance de la batterie lithium-ion affecte directement la capacité de la batterie lithium-ion, la durée de vie et les performances de sécurité, affecte les facteurs de résistance de la batterie lithium-ion a des matériaux d'électrode, formule, électrolyte, processus d'homogénéisation du revêtement, résistance de l'électrode, etc., la résistance de l'électrode reflète les performances et la formule du matériau de l'électrode. Grâce aux résultats des tests de résistance des électrodes, d'une part, il peut être utilisé pour améliorer le processus de revêtement d'homogénat et la formule pour réaliser l'évaluation rapide du système de matériaux ; d'autre part, il peut filtrer, classer et éliminer en temps opportun la feuille polaire avec une grande valeur de résistance, afin de ne pas couler dans le processus de fabrication unique, et améliorer la qualité des produits terminaux. Dans cet article, la différence des deux méthodes de test est testée par la méthode à quatre sondes et à deux sondes. Le schéma de principe des deux méthodes de test est le suivant :

Figure 1. (a) Schéma de deux sondes (b) Schéma de quatre sondes

Au cours de deux tests de sonde, la borne est placée sur l'échantillon et entre le signal de tension alternative pour collecter le courant pour la résistance de l'échantillon et obtenir la résistivité de l'échantillon via la relation de conversion ; les quatre sondes sont placées sur la surface de l'échantillon, et le signal de tension entre la résistivité de l'échantillon est obtenu par la relation de conversion.

1. Matériel expérimental et méthodes d'essai

1.1 Équipement expérimental : résistance de plaque polaire, modèle B ER2500, diamètre d'électrode de 14 mm, peut appliquer une pression de 5 ~ 60MP a, l'apparence de l'équipement comme illustré à la figure 2.

Figure 2. (a) Diagramme d'apparence du BER2500 (b) Diagramme de structure du BER2500

1.2 Méthode de test : définissez les paramètres tels que la force de la pression de test et le temps de rétention de la pression sur le logiciel M RMS pour démarrer le test. Le logiciel lit automatiquement l'épaisseur de l'électrode, la résistance, la résistivité, la conductivité et d'autres données.

1.3 Informations sur l'échantillon: sélectionnez la plaque d'électrode positive cathode-1, l'anode-1, la feuille d'électrode négative cathode-2, l'anode-2, des échantillons de membrane pure, une feuille d'aluminium et une feuille de cuivre, et testez la résistance de la plaque d'électrode par deux sondes et quatre sondes, respectivement.

2. Analyse des données

2.1 Test et analyse de la résistance de la feuille de pôle en feuille de bande

Pour le test de résistance de feuille d'électrode positive, la figure 3 (a) montre que pour la cathode de feuille d'électrode à petite résistance-1 (2 ^ 10).1^-6Ω * cm) avec une résistivité de feuille d'aluminium pur (2 ^ 10,884^-5.3316.370026Ω * cm) varie d'environ 10 fois, mais pour la feuille d'électrode cathode-2 avec une grande valeur de résistance, la résistivité de l'électrode du test à quatre sondes est de 1 Ω * cm, ce qui est bien supérieur à celui du pur feuille d'aluminium. Sur la figure 3 (b), la résistivité de l'électrode testée par feuille cathode-1 (1444,94 Ω * cm) (0 Ω * cm), qui dépasse également celle de la feuille, comme illustré sur la figure 4 (a) et (b) montre la résistance entre les différents revêtements et la feuille.

Figure 3. (a) Test de résistance de la plaque d'électrode positive de la méthode à quatre sondes (b) Test de résistance de la plaque d'électrode positive de la méthode à deux sondes

Figure 4. (a) Test de résistance de la plaque d'électrode négative de la méthode à quatre sondes (b) Plaque d'électrode négative de la méthode à deux sondes 

Test de résistance

2. Analyse de la résistance de la membrane pure en aluminium

Le test de résistance de l'échantillon de film pur sans feuille revêtu à sec est effectué par deux méthodes. Comme on peut le voir sur la figure 5, la résistivité du test monocouche (0 Ω * cm) est presque la même que celle du test bicouche (0 Ω * cm), et est bien supérieure à la résistivité de la feuille d'aluminium pur ( 2 ^ 10).27.26.884^-5Ω * cm) ou feuille de cuivre pur (1.832 ^ 10^-5.27.23Ω * cm), la résistivité du test monocouche (1 Ω * cm) de la méthode à deux sondes est presque la même que celle du test double couche (1 Ω * cm), mais la résistivité des deux sondes sera supérieure à celle de la méthode à quatre sondes.

Figure 5. Test de résistance de la membrane pure par quatre sondes et deux sondes

2.3 Analyse du mécanisme

Le schéma de circuit équivalent des deux méthodes de test est illustré à la figure 6, la figure a représente le schéma de circuit de la résistance de pôle à deux sondes, la figure montre que la tension actuelle est appliquée aux extrémités verticales de l'échantillon, le résultat est le la résistance de contact de la nappe polaire R, du revêtement R, la résistance totale du fluide collecteur R, Puis la résistivité et la résistivité ; La figure b est un diagramme schématique du circuit testant la résistance de l'électrode par la méthode à quatre sondes, le courant appliqué est appliqué sur la surface de l'échantillon, de sorte que la direction du courant peut être divisée en chemins 1,2 et 3, lorsque la feuille d'électrode la résistance est faible, les électrons passent principalement par le chemin 2, très rarement par les voies 1 et 3, la résistance de la feuille polaire mesurée est proche de la résistance de la feuille, lorsque la résistance de la feuille est grande, La probabilité que l'électron passe par le chemin 1 augmente, La valeur de résistance augmente également, Lors du test de la résistance de la feuille d'électrode par la méthode à quatre sondes, Étant donné que la valeur absolue mesurée est faible, Même en atteignant le niveau Ω, La précision de l'instrument, les exigences de contrôle et de stabilité de la gamme et de la pression du système sont également élevées, il est donc difficile d'obtenir des données stables. En conclusion, il convient de sélectionner la résistance de la couche composite. Il est donc difficile d'obtenir des données stables. En conclusion, il convient de sélectionner la résistance de la couche composite. Il est donc difficile d'obtenir des données stables. En conclusion, il convient de sélectionner la résistance de la couche composite.

Figure 6. (a) Schéma de principe d'un circuit à deux sondes (b) Schéma de principe d'un circuit à quatre sondes

3. Résumé

Cet article compare la différence entre la résistance de l'électrode, les résultats montrent que l'échantillon de pôle de feuille de bandelette de test, la valeur de résistance de test à quatre sondes est bien inférieure à celle des deux sondes, et parfois la résistance est presque proche de la résistance de la feuille, incapable de distinguer le revêtement, et en raison de la faible valeur, la précision de l'instrument, la plage et les exigences de stabilité du contrôle de la pression du système sont élevées, il est donc difficile d'obtenir des données stables, testez uniquement le revêtement sans feuille, valeur de résistance au niveau Ohm. Le test à deux sondes est la résistance à la pénétration totale de la plaque d'électrode, qui peut distinguer de manière significative la différence de revêtement, et convient pour tester les batteries au lithium et tous les types de supercondensateurs.

 Documents de référence

1. Hiroki Kondo et al. Influence du matériau actif sur la conductivité électronique de l'électrode positive dans les batteries lithium-ion. Journal of The Electrochemical Society, 2019,166 (8) A1285-A1290

2. BGWestphal et al.In fl uence of high intensive dry mixture and calendering on relative resistivity de l'électrode déterminée via une approche avancée en deux points.Journal of Energy Storage 2017, 11, 76–85

3. Nils Mainusch et al. Nouvelle sonde de contact et méthode de mesure des résistances électriques dans les électrodes de batterie Energy Technol.2016, 4, 1550-1557