Định lượng điện trở lớp tổng hợp và điện trở giao diện của tấm điện cực pin lithium-ion

Giúp rút ngắn thời gian phát triển đồng thời tạo điều kiện kiểm soát chất lượng của các bộ phận sản xuất hàng loạt

Pin lithium-ion nhẹ, dung lượng cao (LIB) được sử dụng rộng rãi trong điện thoại thông minh và thiết bị không dây trên toàn thế giới. Trong những năm gần đây, LIB đã thu hút sự chú ý với vai trò là nguồn năng lượng cho xe điện (EV) và ngành công nghiệp này hiện đang đẩy nhanh các nỗ lực cải tiến và phát triển để đạt được công suất cao hơn và giảm trọng lượng nhằm dự đoán chúng sẽ được sử dụng rộng rãi trong vai trò đó.
Hệ thống Đo lường Điện trở Điện cực RM2610 là hệ thống đo lường và phân tích đầu tiên trên thế giới có thể cô lập và định lượng điện trở của các tấm điện cực dương và âm LIB thành điện trở của lớp composite và điện trở (giao diện) tiếp xúc giữa lớp composite và bộ thu.

Các nhà sản xuất pin, EV và vật liệu muốn xác định các đặc tính điện trở một cách chi tiết trong các quy trình ngược dòng

Vấn đề 1: Phát triển LIB tốn nhiều thời gian

Giảm nội trở là chìa khóa trong nỗ lực cải thiện hiệu suất LIB. Cũng cần phải xác định chi tiết các đặc tính điện trở của các tấm điện cực, một vật liệu chính trong pin và nghiên cứu tác động của các đặc tính đó đối với vật liệu, phương pháp sản xuất và các khía cạnh khác của quy trình sản xuất. Khả năng xác định các đặc tính điện trở ở trạng thái tấm điện cực có nghĩa là có thể xác định những thay đổi gây ra bởi sự khác biệt về vật liệu và quy trình sản xuất tấm điện cực. Tuy nhiên, cho đến nay vẫn chưa có kỹ thuật đánh giá các đặc tính điện trở ở trạng thái tấm điện cực một cách chi tiết. Thông thường để đánh giá các đặc tính của tế bào, nhưng cần có thời gian để chuẩn bị và đánh giá các tế bào bằng cách sử dụng các kết hợp vật liệu và quy trình khác nhau. Thời gian phát triển có thể được rút ngắn bằng cách sắp xếp các bộ phận chủ yếu ở trạng thái tấm điện cực và sau đó đánh giá các tế bào bằng cách sử dụng các tấm điện cực được sắp xếp.

Vấn đề 2: Tế bào sản xuất hàng loạt thể hiện chất lượng không nhất quán

Các tế bào được sản xuất hàng loạt cần thể hiện chất lượng nhất quán. Kiểm soát chất lượng đối với các quy trình ngược dòng là rất quan trọng để đảm bảo chất lượng ổn định cuối cùng. Quản lý chất lượng ở trạng thái tấm điện cực giúp nâng cao hiệu quả sản xuất.

Vấn đề 3: Các phương pháp thông thường không cung cấp hiểu biết chi tiết về các đặc điểm

Các phương pháp đo đặc tính điện trở ở trạng thái tấm điện cực bao gồm phép đo điện trở 4 đầu dò và điện trở xuyên qua. Tuy nhiên, những phương pháp đó đo các đặc tính điện trở của toàn bộ tấm điện cực. Họ không thể cung cấp sự hiểu biết về điện trở của lớp composite hoặc điện trở của giao diện. Cần phải cô lập và định lượng điện trở của lớp composite và điện trở của giao diện.

Vấn đề 4: Nhà sản xuất vật liệu muốn truyền tải ưu điểm sản phẩm của mình đến nhà sản xuất pin

Các nhà sản xuất vật liệu bùn muốn truyền đạt tác động của vật liệu của họ đối với các đặc tính của tế bào theo một cách cụ thể. Dữ liệu được đánh giá của tấm điện cực có thể cung cấp các hiệu ứng thực tế hơn trên vật liệu bùn so với dữ liệu được đánh giá của một tế bào.

Lợi ích của việc trực quan hóa điện trở lớp composite và điện trở giao diện trong các tấm điện cực

RM2610 là một hệ thống đo lường và phân tích có thể cô lập và định lượng điện trở lớp hỗn hợp và điện trở giao diện của các tấm điện cực, hai đặc tính không thể hình dung được cho đến nay. Hệ thống đặt một vật cố định thử nghiệm (bao gồm nhiều đầu dò thử nghiệm) tiếp xúc với bề mặt của tấm điện cực để đo điện thế và sau đó sử dụng phương pháp phân tích độc quyền của Hioki để định lượng điện trở của lớp composite và điện trở của giao diện. Những giá trị này có thể được sử dụng để xác định những thay đổi trong đặc tính của tấm điện cực do sự khác biệt về vật liệu, thành phần và điều kiện sản xuất. Việc đảm bảo chất lượng trong quá trình chế tạo tấm điện cực hứa hẹn sẽ tăng tốc công việc phát triển, thúc đẩy quá trình phát triển và cải tiến LIB đồng thời nâng cao năng suất sản xuất.

Đẩy nhanh quá trình phát triển bằng cách hiểu về điện trở của lớp composite và điện trở của giao diện: Nhà sản xuất vật liệu và pin

Bằng cách xác định những thay đổi về điện trở của lớp hỗn hợp và điện trở của giao diện trong khi thay đổi tác nhân phụ trợ dẫn điện, các nhà sản xuất đã có thể xác định các tác nhân phụ trợ dẫn điện phù hợp làm giảm điện trở giao diện. Họ cũng có thể xem xét những thay đổi về điện trở của giao diện do có hoặc không có lớp phủ carbon. Bằng cách này, các nhà sản xuất pin đã có thể đẩy nhanh quá trình phát triển. Các nhà sản xuất vật liệu đã đạt được khả năng truyền đạt những ưu điểm của vật liệu của họ cho các nhà sản xuất pin.

Trở thành yếu tố quyết định giá trị tối ưu của lực ép: Các nhà sản xuất pin

Bằng cách định lượng kết quả của những thay đổi về mật độ điện cực được thực hiện bằng cách thay đổi lực nhấn, các nhà sản xuất đã hiểu được mật độ điện cực ảnh hưởng đến điện trở giao diện như thế nào. Họ đã học được rằng mặc dù cài đặt lực ép cao hơn và mật độ điện cực lớn hơn làm giảm cả điện trở suất thể tích và điện trở giao diện của lớp hỗn hợp, nhưng điện trở sau giảm đột ngột đến một điểm nhất định và sau đó vẫn gần như đồng nhất, cung cấp thông tin hữu ích để xác định giá trị lực ép tối ưu.

Tổng quan về hệ thống đo điện trở

RM2610 bao gồm Đồng hồ đo điện trở RM2611, Phần mềm tính toán điện trở RM2612, Bộ phận ép RM9003, Thiết bị kiểm tra RM9004, Cáp kết nối RM9005 và Công cụ bảo trì RM9006. Các tính toán sử dụng một kỹ thuật được gọi là khớp nối để cô lập và định lượng điện trở của lớp hỗn hợp và điện trở của giao diện.

Đầu tiên, Thiết bị kiểm tra RM9004, bao gồm nhiều đầu dò, được đặt tiếp xúc với bề mặt của tấm điện cực và dòng điện được đặt giữa hai đầu dò cụ thể.

dòng điện ứng dụng được phân phối theo cách ba chiều trong tấm điện cực, tạo ra sự phân bố điện thế trên bề mặt của tấm. Đầu dò đo điện áp được sử dụng để đo sự phân bố điện thế đó. Điện thế thu được ở đây được gọi là điện thế đo được.

Hioki đã đưa ra một mô hình tấm điện cực để tính toán các giá trị tiềm năng trên bề mặt của nó. Các giá trị tiềm năng thu được bằng cách sử dụng mô hình này đóng vai trò là tiềm năng được tính toán.

Các số liệu tiềm năng đã tính toán được tính toán lặp đi lặp lại trong khi thay đổi điện trở của lớp hỗn hợp và điện trở của giao diện dưới dạng các biến. Các giá trị mà tại đó giá trị điện thế đo được và giá trị điện thế tính toán gần giống nhau nhất trong quá trình tính toán lặp đi lặp lại này được xuất ra dưới dạng điện trở lớp hỗn hợp và điện trở giao diện.

Các giải pháp của Hioki để phù hợp với sự phát triển của LIB

LIB sẽ tiếp tục phát triển trong tương lai. Các nhà sản xuất sẽ tiếp tục thay đổi vật liệu pin, chất phụ gia, thành phần, tỷ lệ vật liệu và điều kiện xử lý nhằm đạt được hiệu suất cao hơn. Hioki đã phát triển RM2610, một hệ thống để cách ly và định lượng điện trở lớp hỗn hợp và điện trở giao diện của các tấm điện cực, như một giải pháp để sử dụng trong các quy trình ngược dòng của sản xuất LIB. Chúng tôi cũng đã đề xuất một phương pháp mới để phân tích bùn điện cực trong các quy trình ngược dòng. Công nghệ phân tích độc quyền của Hioki được sử dụng để phân tích các giá trị đo trở kháng của bùn điện cực LIB để xác định độ phân tán của vật liệu dẫn điện và mức độ phát triển của mạng dẫn điện.
Tìm hiểu thêm về Hệ thống phân tích bùn tại đây

Khi việc sử dụng xe điện và Internet vạn vật (IoT) phát triển, nhu cầu về LIB cũng sẽ tăng theo, dẫn đến chu kỳ phát triển ngắn hơn và các yêu cầu về chi phí và an toàn nghiêm ngặt hơn. Hioki cung cấp nhiều loại dụng cụ đo lường với chức năng được thiết kế để đáp ứng nhu cầu sử dụng của khách hàng trong các quy trình sản xuất và R&D của LIB. Các công cụ trình diễn luôn có sẵn, vì vậy vui lòng liên hệ với Hioki nếu bạn muốn tự mình trải nghiệm chức năng của các sản phẩm của chúng tôi. Chúng tôi cũng sẵn lòng cung cấp các mẫu để khách hàng tiềm năng có thể tiến hành kiểm tra đo lường. Và vui lòng liên hệ với bất kỳ vấn đề nào về đo lường mà bạn muốn giải quyết hoặc các công cụ mà bạn quan tâm.

Tìm hiểu thêm

• 

  Hệ thống đo điện trở RM2610