Untersuchung des Elektrodenschichtwiderstands-Testverfahrens – einzelne Sonde, zwei Sonden und vier Sonden

Elektroden sind ein wichtiges Glied in der Batterieproduktion, deren Leistung sich direkt auf die Stabilität des Prozesses sowie auf die Leistung und Sicherheit der Zelle auswirkt. Daher ist die Bewertung der Polleistung, einschließlich des Elektrodenwiderstands, ein wichtiger Index zur Bewertung der Elektrodenleistung eine unersetzbare Stellung in der Batterieentwicklung und -produktion. Zu den gängigen Methoden zur Bewertung des Polarwiderstands gehören die Einzelsondenmethode, die Zweisondenmethode, die Viersondenmethode und die Mehrfachsondenmethode usw. Bei der Einzelsondenmethode wird ein Ende des Anschlusses festgelegt und das andere Ende verbindet die Probe, um den Widerstand zu testen, die beiden Bei der Sondenmethode wird der Anschluss an der Probe getestet, und bei der Vier-Sonden-Methode werden vier Sonden an der Oberfläche der Probe angebracht.

1. Experimentelle Ausrüstung und Testmethoden

1.1 Experimentelle Ausrüstung: Das Gerät mit einer Sonde, wie in Abbildung 1 (a) dargestellt, und das Gerät für die beiden Sonden, wie in Abbildung 1 (b) dargestellt.

Abbildung 1. (a) Gerät für die Ein-Sonden-Methode. (b) Strukturdiagramm der Zwei-Sonden-Methode

1.2 Testmethode: Die Einzelsondenmethode hält den Widerstand und der andere Anschluss bewegt den Probenwiderstand; Das steuerbare Druck-Einzelsondengerät hält ein Ende am steuerbaren Druckgerät, und das andere Ende stellt die Testdruckstärke und Haltezeit in der M RMS-Software ein, und die Software liest automatisch die Daten zu Elektrodendicke, Widerstand, Widerstand und Leitfähigkeit .

2. Datenanalyse

2.1 Widerstandsvergleich zwischen Einzelsonden-Druckregelung und unkontrolliertem Drucktest

Nehmen Sie Aluminiumfolie, Kupferfolie, positive Platte, negative Platte und testen Sie 10 Datensätze mit zwei verschiedenen Einzelsondengeräten. Aus der Abbildung ist ersichtlich, dass bei der einfachen Einzelsondenmethode unabhängig davon, ob der Folien- oder Polwiderstand getestet wird, der COV-Wert größer ist als der Kontrollierbarer Druck, das Maximum beträgt mehr als 60 %, die Volatilität des Testwiderstands ist groß. Dies liegt daran, dass die einzelne Sonde des einfachen Geräts den Druck nicht fixieren kann. Jeder Testkontaktwiderstand ist unterschiedlich, sodass der Testfehler größer ist als beim Gerät mit kontrolliertem Druck.

Abbildung 2. (a) Einzelsonden-Folien-Drucksteuerung und unkontrollierter Piezowiderstandskontrast. (b) Einzelsonden-Polarchip-Drucksteuerung und unkontrollierter Piezowiderstandskontrast

2.2 Vergleichende Analyse des spezifischen Widerstands der Testproben durch Ein-Sonden-Methode, Zwei-Sonden-Methode und Vier-Sonden-Methode mit kontrollierbarem Druck

Aluminiumfolie, Kupferfolie, positive Platte bzw. negative Platte mit drei verschiedenen Testmethoden zum Testen von 10 Datensätzen, wie aus der Abbildung ersichtlich, für Folie, Widerstandsvergleich: Einzelsondenmethode>Zwei-Sonden-Methode>Vier-Sonden-Methode, auch für den Polarplattenwiderstand, der Trend geht auch zu einer Ein-Sonden-Methode>Zwei-Sonden-Methode>Vier-Sonden-Methode.

Abbildung 4. (a) Vergleich verschiedener Testmethoden – Diagramm des Folienwiderstands. (b) Vergleich verschiedener Testmethoden – Diagramm des Polblattwiderstands

Der Unterschied im spezifischen Widerstand, der mit den drei Testmethoden gemessen wurde, wurde analysiert. Dies kann darauf zurückzuführen sein, dass der Kontaktwiderstand zwischen der Sonde und der Elektrodenoberfläche bei den verschiedenen Methoden unterschiedlich war und der Elektronenleitungspfad nicht mit den verschiedenen Testmethoden übereinstimmte. Einzelsondenmethode zur Elektronenübertragung durch die Beschichtung zur Beschichtung und zur Flüssigkeitsschnittstelle und dann zur Flüssigkeit und dann durch die seitliche Flüssigkeit zum anderen Ende der Testelektrode, sodass mehr als die beiden Sonden eine seitliche Flüssigkeitselektronenübertragung ermöglichen. und der Vier-Sonden-Test, separate Strom- und Spannungselektroden, eliminieren die Verkabelung und die Kontaktwiderstandsimpedanz der Sonde, sodass der Absolutwert des gemessenen spezifischen Widerstands minimal ist.

Abbildung 5. Schematische Darstellung der drei Maßnahmen

3. Testprinzipanalyse

Abbildung 6. Schematische Darstellung des Vier-Sonden-Methodentests

Abbildung 6 zeigt ein schematisches Diagramm des Testwiderstands mit der Vier-Sonden-Methode, wobei davon ausgegangen wird, dass der Kontaktwiderstand der Verkabelung mit vier Anschlüssen und der Sonde Rc1, Rc2, Rc3 bzw. Rc4 beträgt; Die Konstantstromquelle legt über die Anschlüsse Nr. 1 und 4 # den Strom Is (Amperemeter-Anzeige) an die Probe an. Wenn der Widerstand im Voltmeter Rg ist, beträgt der Zweigstrom des Voltmeters Ig und der Spannungswert des Voltmeters ist Vg= Rg * Ig; der gemessene Widerstand zwischen den Anschlüssen 2 # und 3 # beträgt Rs, dann beträgt der gemessene Widerstandszweigstrom Is-I g und die Spannung des gemessenen Widerstands beträgt V s; Dann:

Durch den Voltmeterzweig wird die Spannung zwischen den Klemmen 2# und 3# berechnet:

Berechnet durch den zu messenden Widerstandszweig kann die Spannung zwischen den Klemmen 2 # und 3 # auch ausgedrückt werden als:

An diesem Punkt gibt es Rg + Rc2 + Rc3>>Rs, dann Is>>Ig, dann ist Is-Ig

Wenn Rg>>Rc2 + Rc3, es gibt V s Ig * Rg=V g

Dann beträgt der Widerstand R = Vg / Is V s / (Is-Ig) = Rs, der aus den Strom- und Voltmeterwerten berechnet wird

Daher entspricht der anhand der Strom- und Voltmeterablesung berechnete Widerstand nahezu dem tatsächlich gemessenen Widerstandswert, was einer Prüfung des absoluten Widerstandswerts der zu prüfenden Probe entspricht. Der spezifische Widerstand des Materials wurde dann basierend auf der Größenspezifikation der Sonde und der Testprobengröße berechnet.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die separaten Strom- und Spannungselektroden, die bei der Vier-Sonden-Methode verwendet werden, die Impedanz der Verkabelung und den Sondenkontaktwiderstand eliminieren. Entscheidend ist, dass der Widerstand im Voltmeter groß genug ist, sodass der Zweigstrom und der Druckabfall am Leitungskontaktanschluss vernachlässigt werden können. Die beiden Sonden zur Spannungserkennung müssen von den beiden Sonden der Stromquelle getrennt werden. Für die Verbindung zwischen den beiden Sonden zur Spannungserkennung wird der gesamte Hauptschleifenwiderstand zwischen den beiden Punkten in den gemessenen Widerstand einbezogen. Wenn jedoch der Widerstand der zu prüfenden Probe sehr groß ist, kann es schwierig sein, sicherzustellen, dass der Widerstand im Voltmeter viel größer ist als der der zu prüfenden Probe, d. h. Rg + Rc2 + Rc3>>Rs ist möglicherweise nicht wahr und die Messergebnisse können einen großen Fehler aufweisen. 

Daher wird die Vier-Sonden-Methode häufig zur Bestimmung des Absolutwerts der elektronischen Leitfähigkeit des Batterieelektrodenblatts verwendet, da dabei der Kontaktwiderstand zwischen der Sonde und der Probe (dem verdichteten Blatt oder der Beschichtung) eliminiert wird. Bei den meisten Vier-Sonden-Methoden wird die Aufschlämmung des Elektrodenmaterials mit einer dünnen Schicht oder einer geeigneten Dicke auf das Isolationssubstrat aufgetragen und nicht auf das flüssigkeitssammelnde Material wie Aluminiumfolie. Diese Beschichtung auf dem isolierenden Substrat soll Nebenflüsse in Substratrichtung vermeiden und so den Widerstand des Elektrodenmaterials genau testen. Wenn es sich bei dem Substrat um einen Flüssigkeitskollektor handelt, kann der Widerstand der Beschichtung durch Anpassen des Sondenabstands angepasst werden. Allerdings ist die Elektrodenbeschichtung in praktischen Batterieanwendungen relativ dick (60–150 μm). und die Vier-Sonden-Methode erhält nur einen Teil des Widerstandsbeitrags der Beschichtung, während der Beschichtungsgradient der Elektrode ignoriert wird, und kann den Widerstandswert der Elektrode nicht umfassend darstellen. Darüber hinaus verläuft die Stromübertragungsrichtung parallel zur Beschichtung, was sich von der Stromübertragungsrichtung der vertikalen Beschichtung in der tatsächlichen Batterie unterscheidet, und der Grenzflächenwiderstand des Substrats und der Beschichtung wird ebenfalls ignoriert, anstatt die reale Situation zu berücksichtigen der Polarschicht.

Und die Zwei-Sonden-Methode, da die Testergebnisse den Sonden-, Sonden- und Beschichtungskontaktwiderstand umfassen, sodass der Absolutwert des Elektrodenwiderstands nicht gemessen werden kann und die Ladedruck- und Stromtestparameter die Ergebnisse beeinflussen, kann es bei einem hohen Widerstand der positiven Elektrode zu einem kleinen Laststrom kommen um stabile Ergebnisse zu erzielen, und bei niedrigem Widerstand der Graphitelektrode oder -folie ist der Ladestrom relativ hoch, um stabile Ergebnisse zu erzielen. Wenn der Belastungsdruck zunimmt und der spezifische Widerstand der Folie oder Elektrode abnimmt, können die Testergebnisse unabhängig vom Druck sein. Es bringt jedoch einige Vorteile mit sich: Der Elektronenleitungspfad des Testprozesses ist im Wesentlichen derselbe wie in der tatsächlichen Batterieanwendung. Ein Gesamttestwert umfasst die Elektronenleitungseigenschaften des Flüssigkeitskollektors,

4. Zusammenfassung

Bei der Untersuchung des Widerstandsunterschieds zwischen der Einzelsonden-Druckkontrollmethode und den Testproben mit unkontrolliertem Druck wurde festgestellt, dass der Druck einen erheblichen Einfluss auf die Stabilität der Widerstandsdaten hat. Daher muss der Tester auf die Größe und Größe achten Stabilität des Prüfdrucks. Beim Vergleich der drei Prinzipien der Testmethode zum Testen der Differenz des Probenwiderstands wurde festgestellt, dass die gemessene absolute Widerstandsdifferenz größer ist. Aufgrund der praktischen Anwendung von Pol- und Testbetrieb wird empfohlen, die oberen und unteren beiden Sonden zu wählen, um den Elektrodendurchdringungswiderstand zu testen. kann schnell die Formel und den Prozess des Elektrodenwiderstands studieren.