[Description du système]

Lorsqu'un matériau doit être industrialisé, nous devons saisir la plupart de ses propriétés aussi largement que possible et avec une grande précision, afin de ne pas affecter l'orientation de l'industrialisation ultérieure en raison de données incorrectes, ce qui pourrait entraîner des pertes inutiles.

Le 4990EDMS-120K est le premier système d'essai d'impédance à haute fréquence au monde pour les batteries à l'état solide, qui a été développé indépendamment par Toyo Teknika Corporation (brevet chinois n° 201780096021X). Dans le cadre d'essais d'impédance à haute fréquence jusqu'à 100 MHz, le système peut séparer l'impédance des particules et des joints de grains des électrolytes à l'état solide. Avec la fonction de contrôle automatique de la température de -180℃ à +200℃, le système fournit l'environnement de mesure de la résistance interne de la plus haute précision pour le calcul de l'énergie d'activation des électrolytes à l'état solide.

Le système d'essai a été vendu à près de 100 exemplaires au Japon depuis son lancement et a été approuvé par de nombreux instituts de recherche sur les matériaux à électrolyte solide au Japon.

[commentaire technique]

Les batteries secondaires lithium-ion actuelles (appelées LIB) utilisent des électrolytes organiques, qui posent des problèmes tels que la "résistance à la chaleur" et la "crainte des fuites". Les mesures d'impédance actuelles liées à la LIB, par exemple, ont une limite inférieure de 10 mHz et une limite supérieure allant jusqu'à 1 MHz ; d'autre part, les LIB à l'état solide nécessitent une limite supérieure d'au moins 100 MHz pour les raisons suivantes.

Les performances des cellules photovoltaïques à l'état solide sont fortement influencées par la valeur de la résistance de transfert des ions lithium (Li+) dans l'électrolyte à l'état solide. Par exemple, les électrolytes solides sont formés en pressant des poudres céramiques, ou ils sont fabriqués en les frittant après pressage. Il existe donc deux voies de déplacement du Li+ dans un électrolyte solide : dans la poudre (intracristalline) et à l'interface poudre-poudre (joints de grains), et la résistance au déplacement du Li+ est la composante de résistance intracristalline (Rbulk) et les joints de grains. Il y a deux composantes, la composante de résistance (Rg.b.) (voir Fig. 1). Des condensateurs se forment également aux joints de grains (capacité aux joints de grains : Cg.b.). (Dans le développement des électrolytes solides, l'objectif est de réduire la résistance au mouvement de Li+ , mais pour y parvenir, la résistance au mouvement de l'électrolyte solide est divisée en Rbulk et Rg.b., la détermination est importante si elle entrave). Cg.b. est trop petit pour être détecté dans les mesures de routine jusqu'à une limite supérieure de 1 MHz et il n'est pas possible de séparer les deux composantes de la résistance. Compte tenu de la taille de Cg.b., la fréquence supérieure doit être d'au moins 100 MHz et les mesures doivent être effectuées sur une large gamme de fréquences allant de 10 MHz à 100 MHz.

Fig. 1 Trajectoire des ions Li dans l'électrolyte solide et circuit de simulation

[Spécifications du système]

Logiciel de contrôle EDMS fabriqué par Toyo Corporation

Il contrôle les mesures de CV et d'impédance et prend en charge des modèles de test complexes.

Évaluation d'Arrhenius des particules et des joints de grains par des mesures d'impédance à température variable et à haute fréquence

• Pour les essais d'impédance d'échantillons d'oxyde ou de sulfure pressés et frittés, l'impédance de l'échantillon peut être idéalement divisée en trois composantes : l'impédance des particules individuelles, l'impédance des joints de grains (entre les particules) et l'impédance de l'interface de l'électrode. Lors de la caractérisation de l'énergie d'activation d'un matériau, une courbe d'Arrhenius peut être obtenue en mesurant l'impédance à différentes températures, mais l'impédance des particules très mobiles est si faible qu'il n'est pas possible d'obtenir des spectres d'impédance distincts pour les particules et les joints de grains à des fréquences de l'ordre de 1 MHz.
• Ce système de test permet des mesures d'impédance jusqu'à 100 MHz sur une large plage de température de 90K (-183℃) à 873K (600℃), et permet de séparer les valeurs d'impédance des particules et des joints de grains de matériaux tels que les électrolytes solides, et d'évaluer leurs propriétés de manière indépendante.