[Descripción del sistema]

Cuando hay que industrializar un material, es importante disponer de una gama de propiedades lo más amplia posible, con una gran precisión, para que los datos incorrectos no afecten a la dirección de la industrialización posterior y causen pérdidas innecesarias.

El 4990EDMS-120K es el primer sistema de pruebas de impedancia de alta frecuencia del mundo para baterías de estado sólido, desarrollado originalmente por Toyo Teknika Corporation (patente china n.º 201780096021X). Con pruebas de impedancia de alta frecuencia de hasta 100MHz, el sistema puede separar la impedancia de partículas y de límites de partículas de electrolitos de estado sólido. Combinado con el control automático de la temperatura de -180°C a +200°C, el sistema proporciona el entorno de medición de resistencia interna más preciso hasta la fecha para los cálculos de energía de activación de electrolitos de estado sólido.

Desde su lanzamiento, el sistema de pruebas ha vendido casi 100 unidades en Japón y ha sido aprobado por muchos de los principales institutos de investigación de materiales electrolíticos de estado sólido del país.

[comentario técnico].

Las actuales baterías secundarias de iones de litio (ahora LIB) utilizan electrolitos orgánicos y presentan problemas como la "resistencia al calor" y el "miedo a las fugas". Las actuales mediciones de impedancia relacionadas con las LIB, por ejemplo, tienen un límite inferior de 10 mHz y un límite superior de hasta 1 MHz; en cambio, las LIB de estado totalmente sólido requieren una frecuencia superior de al menos 100 MHz por las siguientes razones.

El rendimiento de una LIB totalmente sólida está fuertemente influenciado por el valor de la resistencia de transferencia de los iones de litio (Li+) en el electrolito sólido. Por ejemplo, los electrolitos sólidos se crean prensando polvos cerámicos para formar electrolitos sólidos, o sinterizándolos después del prensado. Por lo tanto, hay dos vías de movimiento del Li+ en un electrolito sólido: en el polvo (intracristalina) y en la interfaz polvo-polvo (límites de grano), y la resistencia al movimiento del Li+ es el componente de resistencia intracristalina (Rbulk) y los límites de grano. Hay dos componentes, el componente de resistencia (Rg.b.) (ver Fig. 1). También se forma capacitancia en los límites de grano (capacitancia en los límites de grano: Cg.b.). En el desarrollo de electrolitos sólidos, el objetivo es reducir la resistencia al movimiento del Li+, pero para conseguirlo, la resistencia al movimiento del electrolito sólido se divide en Rbulk y Rg.b. Es importante determinar si dificulta). Cg.b. es demasiado pequeña para ser detectada en mediciones convencionales de hasta 1 MHz y no es posible separar los dos componentes de la resistencia. Dado el tamaño de Cg.b., la frecuencia superior debe ser de al menos 100 MHz y las mediciones deben realizarse en una amplia gama de frecuencias de 10 mHz a 100 MHz.

Figura 1 Recorrido de los iones de Li en un electrolito sólido y circuito de simulación

[Especificaciones del sistema]

Software de control EDMS fabricado por Toyo Corporation

Controla las mediciones de CV y de impedancia y admite patrones de prueba complejos.

Evaluación Arrhenius de los límites de partículas y granos mediante mediciones de temperatura variable e impedancia de alta frecuencia

• Para las pruebas de impedancia de muestras de polvo prensado, óxido sinterizado o sulfuro, la impedancia de la muestra puede dividirse idealmente en tres componentes: la impedancia de la partícula individual, la impedancia del límite de la partícula (entre partículas) y la impedancia de la interfaz del electrodo. En el caso de la caracterización de la energía de activación, las curvas de Arrhenius pueden obtenerse a partir de mediciones de impedancia en varios puntos de temperatura, pero la impedancia de partículas muy móviles es tan pequeña que no es posible obtener espectros de impedancia independientes de partículas y límites de partículas a frecuencias de 1 MHz.
• Este sistema permite realizar pruebas de impedancia de hasta 100MHz en un amplio intervalo de temperaturas de 90K (-183°C) a 873K (600°C). Los valores de impedancia de partículas y límites de partículas de electrolitos sólidos y otros materiales pueden separarse y caracterizarse independientemente mediante este sistema.