Enquête de méthode de test de résistance de feuille d'électrode-sonde unique et deux sondes et quatre sondes

L'électrode en tant que lien important dans la production de la batterie, les performances de l'affectent directement la stabilité du processus et les performances et la sécurité de la cellule, de sorte que l'évaluation des performances des pôles, y compris la résistance de l'électrode en tant qu'indice important pour évaluer les performances de l'électrode, occupe une position irremplaçable dans le développement et la production de batteries. Les méthodes courantes d'évaluation de la résistance polaire comprennent la méthode à sonde unique, la méthode à deux sondes, la méthode à quatre sondes et la méthode à sondes multiples, etc. La méthode à sonde unique définit une extrémité du terminal et l'autre extrémité connecte l'échantillon pour tester la résistance, les deux la méthode des sondes teste le terminal sur l'échantillon, et la méthode des quatre sondes place quatre sondes sur la surface de l'échantillon.

1. Matériel expérimental et méthodes d'essai

1.1 Matériel expérimental : le dispositif à sonde unique, comme illustré à la figure 1 (a), et le dispositif pour les deux sondes, comme illustré à la figure 1 (b).

Figure 1. (a) Dispositif de méthode à sonde unique (b) Schéma structurel de la méthode à deux sondes

1.2 Méthode de test : la méthode à sonde unique maintient la résistance et l'autre borne déplace la résistance de l'échantillon ; Le dispositif à sonde unique à pression contrôlable tient une extrémité sur le dispositif à pression contrôlable, et l'autre extrémité définit la force de pression de test et le temps de rétention sur le logiciel M RMS, et le logiciel lira automatiquement les données d'épaisseur, de résistance, de résistivité et de conductivité de l'électrode .

2. Analyse des données

2.1 Comparaison de la résistance du contrôle de pression à sonde unique et du test de pression non contrôlée

Prenez une feuille d'aluminium, une feuille de cuivre, une plaque positive, une plaque négative avec deux tests de dispositif à sonde unique différents 10 ensembles de données, on peut le voir sur la figure, une méthode simple à sonde unique, qu'il s'agisse d'une feuille de test ou d'une résistance de pôle, la valeur COV est supérieure à la pression contrôlable, le maximum de plus de 60%, la volatilité de la résistance de test est grande, c'est parce que la sonde unique de l'appareil simple ne peut pas fixer la pression, chaque résistance de contact de test est différente, de sorte que l'erreur de test est supérieure à l'appareil à pression contrôlée.

Figure 2. (a) Contrôle de pression sonde-feuille unique et contraste de piézorésistance incontrôlé (b) Contrôle de pression sonde-puce polaire unique et contraste de piézorésistance incontrôlé

2.2 Analyse comparative de la résistivité des échantillons d'essai par la méthode à une sonde, la méthode à deux sondes et la méthode à quatre sondes de pression contrôlable

Feuille d'aluminium, feuille de cuivre, plaque positive, plaque négative respectivement avec trois méthodes de test différentes pour tester 10 ensembles de données, comme on peut le voir sur la figure, pour la feuille, comparaison de résistivité : méthode à sonde unique>méthode à deux sondes>méthode à quatre sondes, également pour la résistivité de la plaque polaire, la tendance est également une méthode à une seule sonde>méthode à deux sondes>méthode à quatre sondes.

Figure 4. (a) Comparaison de différentes méthodes de test - graphique de résistivité de la feuille (b) Comparaison de différentes méthodes de test - résistivité de la feuille polaire

La différence de résistivité mesurée par les trois méthodes de test a été analysée, ce qui peut être que la résistance de contact entre la sonde et la surface de l'électrode était différente avec les différentes méthodes, et le chemin de conduction électronique n'était pas cohérent avec les différentes méthodes de test. Méthode de sonde unique de chemin de transmission d'électrons à travers le revêtement vers le revêtement et l'interface fluide, puis vers le fluide, puis à travers le fluide latéral jusqu'à l'autre extrémité de l'électrode de test, donc plus que les deux sondes une transmission latérale d'électrons fluide, et le test à quatre sondes, électrode de courant et de tension séparée, élimine le câblage et l'impédance de résistance de contact de la sonde, de sorte que la valeur absolue de la résistivité mesurée est le minimum.

Figure 5. Diagramme schématique des trois mesures

3. Analyse des principes de test

Figure 6. Diagramme schématique du test de la méthode à quatre sondes

La figure 6 montre un diagramme schématique de la résistance de test par la méthode à quatre sondes, en supposant que la résistance de contact du câblage à quatre bornes et de la sonde sont Rc1, Rc2, Rc3 et Rc4, respectivement ; la source de courant constant applique le courant Is (lecture de l'ampèremètre) à l'échantillon via les bornes # 1 et 4 #. Si la résistance dans le voltmètre est Rg, le courant de branche du voltmètre est Ig et la lecture de la tension du voltmètre est Vg = Rg * Ig ; la résistance mesurée entre les bornes 2 # et 3 # est Rs, puis le courant de branche de résistance mesuré est Is-I g, et la tension de la résistance mesurée est V s ; alors:

Calculée par la branche du voltmètre, la tension entre les bornes 2 # et 3 # est:

Calculée par la branche de résistance à mesurer, la tension entre les bornes 2 # et 3 # peut aussi s'exprimer sous la forme:

A ce stade, s'il y a Rg + Rc2 + Rc3>>Rs, puis Est>>Ig, puis Is Is-Ig

Si Rg>>Rc2 + Rc3, il y a V s Ig * Rg=V g

Ensuite, la résistance est R = Vg / Is V s / (Is-Ig) = Rs qui est calculée à partir des relevés de courant et de voltmètre

Par conséquent, la résistance calculée en fonction de la lecture du courant et du voltmètre est presque égale à la valeur de résistance réelle mesurée, ce qui équivaut à tester la valeur de résistance absolue de l'échantillon à tester. La résistivité du matériau a ensuite été calculée sur la base de la spécification de taille de la sonde et de la taille de l'échantillon de test.

En résumé, les électrodes de courant et de tension séparées utilisées dans la méthode à quatre sondes éliminent l'impédance du câblage et la résistance de contact de la sonde. La clé est que la résistance dans le voltmètre soit suffisamment grande pour que le courant de dérivation et la chute de pression de la borne de contact de ligne puissent être ignorés. Les deux sondes pour la détection de tension doivent être séparées des deux sondes de la source de courant. Pour la connexion entre les deux sondes pour la détection de tension, toute la résistance de la boucle principale entre les deux points sera incluse dans la résistance mesurée. Cependant, si la résistance de l'échantillon à tester est très grande, il peut être difficile de s'assurer que la résistance dans le voltmètre est bien supérieure à l'échantillon à tester, c'est-à-dire Rg + Rc2 + Rc3>>Rs peut ne pas être vrai et les résultats de mesure peuvent avoir une grande erreur. 

Par conséquent, la méthode à quatre sondes est souvent utilisée pour déterminer la valeur absolue de la conductance électronique de la feuille d'électrode de batterie car elle élimine la résistance de contact entre la sonde et l'échantillon (la feuille compactée ou le revêtement). La plupart des méthodes à quatre sondes choisissent de revêtir la bouillie du matériau d'électrode avec une couche mince ou une épaisseur appropriée sur le substrat isolant, plutôt que le matériau collecteur de fluide tel qu'une feuille d'aluminium. Ce revêtement sur le substrat isolant est conçu pour éviter les affluents dans la direction du substrat, testant ainsi avec précision la résistance du matériau d'électrode. Si le substrat est un collecteur de fluide, la résistance du revêtement, en ajustant la distance de la sonde. Cependant, le revêtement d'électrode dans l'application pratique de la batterie est relativement épais (60 ~ 150 m), et la méthode à quatre sondes n'obtient qu'une partie de la contribution de résistance du revêtement, tout en ignorant le gradient de revêtement de l'électrode, et ne peut pas représenter de manière exhaustive la valeur de résistance de l'électrode. De plus, la direction de la transmission du courant est parallèle au revêtement, qui est différente de la direction de transmission du courant du revêtement vertical dans la batterie réelle, et la résistance d'interface du substrat et du revêtement est également ignorée, plutôt que la situation réelle de la feuille polaire.

Et la méthode à deux sondes parce que les résultats du test incluent la résistance de contact de la sonde, de la sonde et du revêtement, donc incapable de mesurer la valeur absolue de la résistivité de l'électrode, et les paramètres de test de pression et de courant de charge affectent les résultats, pour une résistance élevée de l'électrode positive, un petit courant de charge peut obtenir des résultats stables, et pour une faible résistance de l'électrode ou de la feuille de graphite, le courant de charge est relativement élevé pour obtenir des résultats stables. Si la pression de charge augmente et que la résistivité de la feuille ou de l'électrode diminue, les résultats du test peuvent être indépendants de la pression. Cependant, il contient certains avantages : le chemin de conduction électronique du processus de test est fondamentalement le même que celui de l'application de batterie réelle. Une valeur de test totale comprend les caractéristiques de conduction électronique du collecteur de fluide,

4. Résumé

En explorant la différence de résistance de la méthode de contrôle de pression à sonde unique et des échantillons de test de pression non contrôlés, on constate que la pression a un impact significatif sur la stabilité des données de résistance, de sorte que le testeur doit prêter attention à la taille et stabilité de la pression d'essai. En comparant trois principes de méthode de test pour tester la différence de résistivité de l'échantillon, a constaté que la différence de résistance absolue mesurée est plus grande, de l'application du pôle pratique et de la commodité de l'opération de test, suggérer de choisir les deux sondes supérieure et inférieure pour tester la résistance à la pénétration de l'électrode, peut étudier rapidement la formule, le processus de résistivité de l'électrode.