極片電阻測量：優(yōu)化鋰電池性能

電極電阻在電池開發(fā)中的重要性
一直以來，鋰電池都在為電動汽車、可再生能源系統(tǒng)和便攜式電子設(shè)備的發(fā)展提供助力。然而，它也面臨著容量低、充電速度慢和使用壽命短等課題。這些問題大多源于極片內(nèi)部電阻這一不易察覺的因素。電池的性能通常是以電芯為單位進行評估的，然而實際上有時電極結(jié)構(gòu)上的細微差別就是造成效率不佳的原因。通過測量電阻(尤其是敷料層及界面的電阻)，可獲取改進電池設(shè)計與制造的關(guān)鍵信息。

掌握極片層的電阻值
電極片由3個功能層構(gòu)成。
■ 敷料層：存儲和釋放鋰離子的活性材料
■ 界 面：輔料層與箔的接觸面
■ 金屬箔：通常為鋁或銅的導(dǎo)電基材

各層電阻值共同構(gòu)成了電極片的總電阻值。傳統(tǒng)測量工具大多僅能提供電極片的總電阻值，無法獲取各功能層的獨立電阻數(shù)據(jù)。
HIOKI日置電極電阻測試系統(tǒng)RM2610通過分離并高精度測量各層電阻值，成功解決了這一難題。

RM2610系統(tǒng)的層級測量
RM2610可深入分析電極電阻。
■ 分離敷料層電阻與界面電阻
■ 以簡便操作提供高再現(xiàn)性的數(shù)據(jù)
■ 提供高普適性的直觀軟件

通過該方案，研究人員不僅能在電芯完整組裝后評估
性能，更可在電極材料開發(fā)階段就深度掌握其電氣特性。

【案例介紹】可視化分析導(dǎo)電助劑“乙炔炭黑”的影響
為驗證RM2610的性能，我們比較了兩種乙炔炭黑(ASB)濃度不同的電極片
■  A：2.8% ASB
■  B：8.3% ASB
使用RM2610測量兩種樣品的敷料層電阻和界面電阻。

結(jié)果
■ 界面電阻在兩種樣品中均占電阻總量的大部分
■ 含8.3% ASB的電極片總電阻顯著降低

上述結(jié)果明確了降低總電阻需同步優(yōu)化敷料層電阻與界面電阻的重要性。
RM2610如何實現(xiàn)層級電阻測量
RM2610系統(tǒng)配置簡易，操作便捷：用戶只需放置電極片并點擊軟件“開始測量”按鈕，系統(tǒng)即自動分離各功能層電阻，并以直觀數(shù)值顯示結(jié)果，適用于實驗室、生產(chǎn)車間及質(zhì)量管控等各類操作人員。

極片總電阻值的降低對電池性能的影響
如上所述，使用RM2610測量敷料電阻與界面電阻的結(jié)果表明：ASB含量較高(8.3%)的電極片總電阻顯著降低。(圖3)將這些電極組裝成電池電芯并進行充放電測試后發(fā)現(xiàn)，采用低電阻電極片組裝的電芯性能表現(xiàn)優(yōu)異，包括放電容量增加、高電流負載時的壓降減少等。(圖4)

這些結(jié)果證實了電極片電阻與電池效率之間存在直接關(guān)聯(lián)。通過降低電極片電阻，可同步提升能量輸出與充電性能，從而改善現(xiàn)代電池設(shè)計中的兩大核心因素。此外，在研發(fā)早期階段進行電極片電阻測量，可帶來長期效益。通過分層分析，開發(fā)人能夠優(yōu)化材料以實現(xiàn)更高能量密度、盡可能降低/抑制內(nèi)部損耗加速充電，并在早期檢測出材料的不穩(wěn)定以改善生產(chǎn)連續(xù)性。通過減少循環(huán)過程中的發(fā)熱和機械劣化，還可以延長電池壽命。理解各層電阻如何影響總電阻，能為開發(fā)人提供實用的數(shù)據(jù)，支持其在設(shè)計初期基于充足的信息進行設(shè)計及材料選擇。
可靠測量助力電池革新
電極片電阻是衡量鋰電池性能的關(guān)鍵指標(biāo)，需實現(xiàn)**且分層的測量。HIOKI日置電極電阻測試系統(tǒng)RM2610是一款測量敷料層及界面電阻，操作簡易且可靠的系統(tǒng)。它能幫助電池研發(fā)人員加速開發(fā)進程、降低性能風(fēng)險并提升產(chǎn)品一致性。