So sánh phương pháp kiểm tra điện trở điện cực-bốn đầu dò với hai đầu dò

Điện trở của pin lithium ion là một trong những chỉ số quan trọng để đo hiệu suất của pin, kích thước của điện trở pin lithium ion ảnh hưởng trực tiếp đến dung lượng, tuổi thọ và hiệu suất an toàn của pin lithium ion, ảnh hưởng đến các yếu tố điện trở của pin lithium ion có vật liệu điện cực, công thức, chất điện phân, quá trình đồng nhất hóa lớp phủ, điện trở điện cực, v.v., điện trở điện cực phản ánh hiệu suất và công thức của vật liệu điện cực. Một mặt, thông qua kết quả kiểm tra điện trở điện cực, nó có thể được sử dụng để cải thiện quy trình và công thức phủ đồng nhất để thực hiện đánh giá nhanh hệ thống vật liệu; mặt khác, nó có thể sàng lọc và phân loại kịp thời và loại bỏ các tấm cực có giá trị điện trở lớn, để không chảy vào quy trình sản xuất đơn lẻ, và nâng cao chất lượng của các sản phẩm đầu cuối. Trong bài báo này, sự khác biệt của hai phương pháp kiểm tra được kiểm tra bằng phương pháp bốn đầu dò và hai đầu dò. Sơ đồ nguyên lý của hai phương pháp thử nghiệm như sau:

Hình 1. (a) Sơ đồ hai đầu dò (b) Sơ đồ bốn đầu dò

Trong hai lần kiểm tra đầu dò, thiết bị đầu cuối được đặt trên mẫu và nhập tín hiệu điện áp xoay chiều để thu thập dòng điện cho điện trở mẫu và thu được điện trở suất của mẫu thông qua mối quan hệ chuyển đổi; bốn đầu dò được đặt trên bề mặt của mẫu và tín hiệu điện áp giữa điện trở suất của mẫu thu được thông qua mối quan hệ chuyển đổi.

1. Thiết bị thí nghiệm và phương pháp thí nghiệm

1.1 Thiết bị thí nghiệm: điện trở tấm cực, model B ER2500, đường kính điện cực 14mm, có thể tạo áp suất 5~60MP a, hình dáng bên ngoài của thiết bị như hình 2.

Hình 2. (a) Sơ đồ ngoại hình BER2500 (b) Sơ đồ cấu trúc BER2500

1.2 Phương pháp kiểm tra: Cài đặt các thông số như cường độ áp suất kiểm tra và thời gian duy trì áp suất trên phần mềm M RMS để bắt đầu kiểm tra. Phần mềm tự động đọc độ dày điện cực, điện trở, điện trở suất, độ dẫn điện và các dữ liệu khác.

1.3 Thông tin mẫu: chọn tấm điện cực dương cực âm-1, cực dương-1, tấm điện cực âm cực âm-2, cực dương-2, mẫu màng tinh khiết, lá nhôm và lá đồng, và kiểm tra điện trở của tấm điện cực bằng hai đầu dò và bốn đầu dò, tương ứng.

2. Phân tích dữ liệu

2.1 Kiểm tra và phân tích điện trở của tấm cực dạng dải

Đối với thử nghiệm điện trở của tấm điện cực dương, Hình 3 (a) cho thấy rằng đối với tấm điện cực có điện trở nhỏ cathode-1 (2^10).1^-6Ω * cm) với điện trở suất của lá nhôm nguyên chất (2^10,884^-5.3316.370026Ω * cm) thay đổi khoảng 10 lần, nhưng đối với cực âm của tấm điện cực-2 có giá trị điện trở lớn, điện trở suất của phép thử bốn đầu dò là 1 Ω * cm, lớn hơn nhiều so với điện trở thuần giấy nhôm. Trong Hình 3 (b), điện trở suất được kiểm tra bởi catốt-1 của tấm (1444,94 Ω * cm) (0 Ω * cm), cũng vượt quá điện trở suất của lá, như trong Hình 4 (a) và (b) cho thấy điện trở giữa các lớp phủ khác nhau và giấy bạc.

Hình 3. (a) Kiểm tra điện trở của tấm điện cực dương bằng phương pháp bốn đầu dò (b) Kiểm tra điện trở của tấm điện cực dương bằng phương pháp hai đầu dò

Hình 4. (a) Kiểm tra điện trở của tấm điện cực âm bằng phương pháp bốn đầu dò (b) Tấm điện cực âm bằng phương pháp hai đầu dò 

Kiểm tra sức đề kháng

2. Phân tích sức đề kháng của màng tinh khiết

Thử nghiệm điện trở của mẫu màng tinh khiết không có lá phủ khô được tiến hành bằng hai phương pháp. Như có thể thấy từ Hình 5, điện trở suất của thử nghiệm đơn lớp (0 Ω * cm) gần giống như điện trở suất của thử nghiệm hai lớp (0 Ω * cm) và lớn hơn nhiều so với điện trở suất của lá nhôm nguyên chất ( 2^10).27.26.884^-5Ω * cm) hoặc lá đồng nguyên chất (1.832^10^-5.27,23Ω * cm), điện trở suất của phép thử một lớp (1 Ω * cm) của phương pháp hai đầu dò gần giống với phép thử hai lớp (1 Ω * cm), nhưng điện trở suất của cả hai đầu dò sẽ lớn hơn so với phương pháp bốn đầu dò.

Hình 5. Kiểm tra điện trở màng tinh khiết bằng bốn đầu dò và hai đầu dò

2.3 Phân tích cơ chế

Sơ đồ mạch tương đương của hai phương pháp thử nghiệm được thể hiện trong Hình 6, Hình a biểu thị sơ đồ mạch của điện trở hai cực đầu dò, Hình vẽ cho thấy điện áp hiện tại được đặt vào các đầu thẳng đứng của mẫu, Kết quả là điện trở tiếp xúc của tấm cực R, lớp phủ R, tổng điện trở của chất lỏng thu R, Sau đó là điện trở suất và điện trở suất; Hình b là sơ đồ mạch kiểm tra điện trở điện cực bằng phương pháp bốn đầu dò, Dòng điện đặt vào được đặt trên bề mặt mẫu, Vì vậy, hướng dòng điện có thể được chia thành các đường 1,2 và 3, Khi tấm điện cực điện trở nhỏ, Các điện tử chủ yếu đi qua từ đường dẫn 2, Rất ít đi qua đường dẫn 1 và 3, Điện trở của tấm cực đo được gần với điện trở của lá kim loại, Khi điện trở của tấm cực lớn, Xác suất electron đi qua đường 1 tăng, Giá trị điện trở cũng tăng, Khi kiểm tra điện trở của tấm điện cực bằng phương pháp bốn đầu dò, Vì giá trị tuyệt đối đo được nhỏ, Thậm chí đạt đến mức Ω, Độ chính xác của thiết bị, phạm vi và các yêu cầu về độ ổn định và kiểm soát áp suất hệ thống cũng cao, do đó rất khó để có được dữ liệu ổn định. Tóm lại, chọn điện trở của lớp composite là phù hợp. Do đó, rất khó để có được dữ liệu ổn định. Tóm lại, chọn điện trở của lớp composite là phù hợp. Do đó, rất khó để có được dữ liệu ổn định. Tóm lại, chọn điện trở của lớp composite là phù hợp.

Hình 6. (a) Sơ đồ mạch hai đầu dò (b) Sơ đồ mạch bốn đầu dò

3. Tóm tắt

Bài viết này so sánh sự khác biệt giữa điện trở của các điện cực, kết quả cho thấy mẫu cực của dải thử nghiệm, giá trị điện trở thử nghiệm bốn đầu dò nhỏ hơn nhiều so với hai đầu dò và đôi khi điện trở gần bằng điện trở của lá, không thể phân biệt được lớp phủ và do giá trị nhỏ, độ chính xác của dụng cụ, phạm vi và yêu cầu về độ ổn định của hệ thống kiểm soát áp suất cao nên rất khó để có được dữ liệu ổn định, chỉ kiểm tra lớp phủ không có lá, giá trị điện trở ở mức Ohm. Thử nghiệm hai đầu dò là tổng điện trở xuyên thấu của tấm điện cực, có thể phân biệt đáng kể sự khác biệt của lớp phủ và phù hợp để thử nghiệm pin lithium và tất cả các loại siêu tụ điện.

 Tài liệu tham khảo

1. Hiroki Kondo và cộng sự. Ảnh hưởng của Vật liệu Hoạt động đến Độ dẫn Điện tử của Điện cực Dương trong Pin Lithium-Ion. Tạp chí của Hiệp hội Điện hóa, 2019,166 (8) A1285-A1290

2. BGWestphal và cộng sự. Ảnh hưởng của quá trình trộn và cán khô cường độ cao đến điện trở suất tương đối của điện cực được xác định thông qua phương pháp tiếp cận hai điểm tiên tiến. Tạp chí Lưu trữ Năng lượng 2017, 11, 76–85

3. Nils Mainusch et al. Đầu dò tiếp xúc mới và phương pháp đo điện trở trong điện cực pin Energy Technol.2016, 4, 1550-1557