Метод исследования сопротивления электродного листа: одиночный зонд, два зонда и четыре зонда

Электрод как важное звено в производстве аккумуляторов, производительность которого напрямую влияет на стабильность процесса, производительность и безопасность элемента, поэтому оценка производительности полюса, включая сопротивление электрода как важный показатель для оценки производительности электрода, занимает незаменимая позиция в разработке и производстве аккумуляторов. Общие методы оценки полярного сопротивления включают метод с одним щупом, метод с двумя щупами, метод с четырьмя щупами и метод с несколькими щупами и т. Д. Метод с одним щупом устанавливает один конец клеммы, а другой конец соединяет образец для проверки сопротивления, два метод зонда проверяет клемму на образце, а метод четырех зондов помещает четыре зонда на поверхность образца.

1. Экспериментальное оборудование и методы испытаний

1.1 Экспериментальное оборудование: устройство с одним датчиком, как показано на рисунке 1 (а), и устройство для двух датчиков, как показано на рисунке 1 (б).

Рис. 1. (а) Устройство однозондового метода (б) Структурная схема двухзондового метода

1.2 Метод тестирования: метод с одним датчиком удерживает резистор, а другой терминал перемещает сопротивление образца; Устройство с одним датчиком контролируемого давления держит один конец на устройстве контролируемого давления, а другой конец устанавливает силу испытательного давления и время удерживания в программном обеспечении M среднеквадратичное значение , и программное обеспечение автоматически считывает данные о толщине электрода, сопротивлении, удельном сопротивлении и проводимости. .

2. Анализ данных

2.1 Сравнение сопротивления при контроле давления с одним датчиком и при испытании неконтролируемым давлением

Возьмите алюминиевую фольгу, медную фольгу, положительную пластину, отрицательную пластину с двумя разными приборами с одним датчиком, проверьте 10 наборов данных, как видно из рисунка, простой метод с одним датчиком, независимо от того, тестируете ли вы фольгу или сопротивление полюса, значение COV больше, чем значение контролируемое давление, максимум более 60%, изменчивость тестового сопротивления велика, это связано с тем, что одиночный датчик простого устройства не может зафиксировать давление, каждое тестовое контактное сопротивление отличается, поэтому ошибка теста больше, чем у устройства с контролируемым давлением.

Рис. 2. (a) Контроль давления одиночного зонда-фольги и неконтролируемый контраст пьезосопротивления (b) Контроль давления одиночного зонда-полярного чипа и неконтролируемый контраст пьезосопротивления

2.2 Сравнительный анализ удельного сопротивления испытуемых образцов однозондовым, двухзондовым и четырехзондовым методом контролируемого давления

Алюминиевая фольга, медная фольга, положительная пластина, отрицательная пластина соответственно с тремя различными методами испытаний для проверки 10 наборов данных, как видно из рисунка, для фольги, сравнение удельного сопротивления: метод с одним датчиком>двухзондовый метод>метод с четырьмя датчиками, также для удельного сопротивления полярной пластины, тренд также является методом с одним датчиком>двухзондовый метод>четырехзондовый метод.

Рисунок 4. (a) Сравнение различных методов испытаний – диаграмма удельного сопротивления фольги (b) Сравнение различных методов испытаний – удельное сопротивление полюсного листа

Была проанализирована разница в удельном сопротивлении, измеренном тремя методами испытаний, которая может быть связана с тем, что контактное сопротивление между зондом и поверхностью электрода было разным для разных методов, а путь электронной проводимости не соответствовал разным методам испытаний. Однозондовый метод прохождения электронов через покрытие к покрытию и границе раздела жидкости, а затем к жидкости, затем через боковую жидкость к другому концу испытательного электрода, поэтому более чем два зонда пропускают электроны через боковую жидкость, и четырехзондовый тест, отдельный электрод тока и напряжения, устраняют импеданс проводки и контактного сопротивления зонда, поэтому абсолютное значение измеренного удельного сопротивления является минимальным.

Рисунок 5. Схематическая диаграмма трех мер

3. Анализ принципов тестирования

Рис. 6. Принципиальная схема испытания четырехзондовым методом

На рис. 6 приведена принципиальная схема проверки сопротивления четырехконтактным методом в предположении, что контактные сопротивления четырехполюсника и щупа равны Rc1 , Rc2 , Rc3 и Rc4 соответственно; источник постоянного тока подает ток Является (показание амперметра) на образец через клеммы №1 и №4#. Если сопротивление в вольтметре равно Rg , ток ветви вольтметра равен Иг , а показание напряжения вольтметра равно Вг = Rg * Иг ; измеренное сопротивление между выводами 2# и 3# равно рупий , тогда измеренный ток ответвления сопротивления равен Является -Иг , а напряжение измеряемого сопротивления равно Против ; затем:

Рассчитанное по ветви вольтметра напряжение между выводами 2# и 3# равно:

Напряжение между клеммами 2 # и 3 #, рассчитанное по измеряемой ветви сопротивления, также может быть выражено как:

В этот момент, если есть Rg + Rc2 + Rc3 >>рупий, затем есть>>Иг , затем Является Является -Иг

Если Rg >>Rc2 + Rc3 , есть V s Иг * Rg =V g

Тогда сопротивление R =Вг / Является V с / (Является -Иг ) = рупий , которое рассчитывается по показаниям тока и вольтметра.

Следовательно, сопротивление, рассчитанное по показаниям тока и вольтметра, практически равно фактическому измеренному значению сопротивления, что эквивалентно проверке абсолютного значения сопротивления испытуемого образца. Затем было рассчитано удельное сопротивление материала на основе спецификации размера зонда и размера испытательного образца.

Таким образом, отдельные электроды тока и напряжения, используемые в четырехзондовом методе, устраняют импеданс проводки и контактное сопротивление зонда. Ключевым моментом является то, что сопротивление вольтметра достаточно велико, чтобы можно было игнорировать ток ответвления и падение давления на клемме линейного контакта. Два щупа для определения напряжения должны быть отделены от двух щупов источника тока. Для соединения между двумя щупами для определения напряжения все сопротивление основного контура между двумя точками будет включено в измеренное сопротивление. Однако, если сопротивление испытуемого образца очень велико, может быть трудно обеспечить, чтобы сопротивление вольтметра было намного больше, чем сопротивление испытуемого образца, то есть Rg + Rc2 + Rc3 .>>рупий может быть неверным, а результаты измерений могут иметь большую погрешность.&NBSP ;

Поэтому четырехзондовый метод часто используется для определения абсолютной величины электронной проводимости пластины аккумуляторного электрода, поскольку он исключает контактное сопротивление между зондом и образцом (уплотненной пластиной или покрытием). В большинстве четырехзондовых методов используется покрытие суспензии электродного материала тонким слоем или соответствующей толщины на изоляционной подложке, а не материала, собирающего жидкость, такого как алюминиевая фольга. Это покрытие на изолирующей подложке предназначено для того, чтобы избежать притоков в направлении подложки, что позволяет точно проверить сопротивление материала электрода. Если подложка является коллектором жидкости, сопротивление покрытия можно регулировать путем регулировки расстояния зонда. Однако покрытие электродов при практическом применении аккумуляторов относительно толстое (60~150 мкм). и четырехзондовый метод получает только часть вклада сопротивления покрытия, игнорируя при этом градиент покрытия электрода, и не может всесторонне представить значение сопротивления электрода. Кроме того, направление передачи тока параллельно покрытию, что отличается от направления передачи тока вертикального покрытия в реальной батарее, а также игнорируется сопротивление поверхности раздела подложки и покрытия, а не реальная ситуация. полярного листа.

И двухзондовый метод, поскольку результаты испытаний включают контактное сопротивление зонда, зонда и покрытия, поэтому невозможно измерить абсолютное значение удельного сопротивления электрода, а параметры давления нагрузки и тока влияют на результаты, для высокого сопротивления положительного электрода малый ток нагрузки может получить стабильные результаты, а при низком сопротивлении графитового электрода или фольги ток нагрузки относительно высок для получения стабильных результатов. Если давление нагрузки увеличивается, а удельное сопротивление фольги или электрода уменьшается, результаты испытаний могут не зависеть от давления. Тем не менее, у него есть некоторые преимущества: путь электронной проводимости в процессе тестирования в основном такой же, как и в реальном применении батареи. Общее тестовое значение включает характеристики электронной проводимости коллектора жидкости,

4. Резюме

Изучая разницу в сопротивлении метода контроля давления с одним зондом и образцов для испытаний под давлением без контроля, было обнаружено, что давление оказывает значительное влияние на стабильность данных сопротивления, поэтому испытатель должен обратить внимание на размер и стабильность испытательного давления. Сравнивая три принципа метода испытаний для проверки разницы удельного сопротивления образца, мы обнаружили, что измеренная разница абсолютного сопротивления больше, из-за применения практического полюса и удобства проведения испытаний, предлагается выбрать два верхних и нижних датчика для проверки сопротивления проникновению электрода, можно быстро изучить формулу, процесс удельного сопротивления электрода.