[Описание системы]

Когда материал необходимо индустриализировать, важно иметь как можно больший диапазон свойств с высокой точностью, чтобы неверные данные не повлияли на направление последующей индустриализации и не привели к ненужным потерям.

4990EDMS-120K - это первая в мире система высокочастотного импедансного тестирования для твердотельных батарей, изначально разработанная корпорацией Toyo Teknika (китайский патент № 201780096021X). Благодаря высокочастотному импедансному тестированию до 100 МГц, система может разделять импеданс частиц и импеданс границ частиц твердотельных электролитов. В сочетании с автоматическим контролем температуры от -180°C до +200°C система обеспечивает наиболее точные на сегодняшний день условия измерения внутреннего сопротивления для расчетов энергии активации твердотельных электролитов.

С момента запуска испытательная система была продана в Японии в количестве около 100 единиц и одобрена многими ведущими исследовательскими институтами страны по изучению материалов твердотельных электролитов.

[технический комментарий].

Современные вторичные литий-ионные батареи (теперь LIB) используют органические электролиты и имеют такие проблемы, как "теплостойкость" и "боязнь утечки". Современные измерения импеданса, связанные с LIB, например, имеют нижний предел 10 мГц и верхний предел до 1 МГц; с другой стороны, полностью твердотельные LIB требуют верхней частоты не менее 100 МГц по следующим причинам.

На производительность полностью твердого LIB сильно влияет величина сопротивления переноса ионов лития (Li+) в твердом электролите. Например, твердые электролиты создаются путем прессования керамических порошков для формирования твердых электролитов или путем спекания после прессования. Таким образом, существует два пути движения Li+ в твердом электролите: в порошке (внутрикристаллический) и на границе раздела порошок-порошок (границы зерен), а сопротивление движению Li+ - это компонент внутрикристаллического сопротивления (Rbulk) и границы зерен. Компонент сопротивления (Rg.b.) состоит из двух составляющих (см. рис. 1). Емкость также образуется на границах зерен (зернограничная емкость: Cg.b.). При разработке твердых электролитов целью является уменьшение сопротивления движению Li+, но для этого сопротивление движению твердого электролита разделяют на Rbulk и Rg.b. Важно определить, мешает ли оно). Cg.b. слишком мал, чтобы быть обнаруженным при обычных измерениях до 1 МГц, и разделить две составляющие сопротивления не представляется возможным. Учитывая размер Cg.b., верхняя частота должна быть не менее 100 МГц, а измерения необходимо проводить в широком диапазоне частот от 10 мГц до 100 МГц.

Рисунок 1 Путь движения ионов Li в твердом электролите и схема моделирования

[Технические характеристики системы]

Программное обеспечение управления EDMS производства Toyo Corporation

Он управляет измерениями КСВ и импеданса и поддерживает сложные схемы испытаний.

Аррениусовская оценка границ частиц и зерен с помощью переменной температуры и высокочастотных импедансных измерений

• Для импедансных испытаний спрессованных порошковых, спеченных оксидных или сульфидных образцов импеданс образца в идеале можно разделить на три компонента: импеданс отдельных частиц, импеданс границы частиц (межчастичный) и импеданс границы раздела электродов. В случае определения энергии активации, кривые Аррениуса могут быть получены из измерений импеданса в различных температурных точках, но импеданс высокоподвижных частиц настолько мал, что невозможно получить независимые спектры импеданса частиц и границ частиц на частотах 1 МГц.
• Эта система позволяет проводить импедансные испытания до 100 МГц в широком диапазоне температур от 90K (-183°C) до 873K (600°C). Значения импеданса частиц и границ частиц твердых электролитов и других материалов могут быть разделены и независимо охарактеризованы с помощью этой системы.