粉末阻抗測量系統

適用於硫化物系材料、需保持乾燥不能與水分接觸的材料的「全固態電池」測量解決方案
- 可一邊將粉體壓實,一邊同時測量阻抗、厚度、加壓壓力
- 可正確計算材料的導電率、離子導電度、堆積密度
- 可在手套箱內完成材料的放入、壓粉、測量等作業
- 可避免硫化氫氣體洩漏及材料變質風險,安全進行測量
- 不須將樣本反覆放入移出,大幅節省作業時間
- 使用1個樣本就可以設定多個加壓壓力條件,有效率地連續進行測量
產品介紹影片
將電池粉末材料以最大60 kN(754 MPa)的壓力進行加壓,並同時測量阻抗、厚度、加壓壓力,也可輸出導電率、離子導電度、堆積密度等數據。因此,透過此測量系統,可以同時並快速評估粉末材料的機械特性及電氣特性。
本系統設計小巧,可放置在手套箱等低露點環境下,不須擔心硫化氫氣體洩漏及材料變質風險,可安全進行測量。
劇烈變革R&D的環境與工序 加速固態電池的開發
適當消費能源,以及永續能源轉換是我們面對的社會挑戰。為了解決這個難題,擴大利用源自再生能源的電能是非常重要的。為了將目前依賴化石燃料的能源消耗更有效率地轉移到再生能源上,特別是在運輸領域中推動電動化變得至關重要。在此過程中,推廣可插電充電的電池式電動車(BEV)是有效的方法之一。
使用液態電解質的鋰離子電池在過去40多年中取得了顯著的技術進步。許多電動車(BEV)都採用了這種類型的電池。然而,目前消費者對BEV的諸多不滿,成為其普及的阻礙因素。消費者不滿的原因包括續航里程、充電時間、車輛成本之間的不平衡,以及對安全性的擔憂。這四項難題多數都與液態電解質鋰離子電池有關。
然而,這些備受期待的材料與生產也有難題。其中大多對水分有敏感反應,若受到濕氣則會散發有毒的硫化氫氣體,這是因為水分所產生的質變。因此,在研究開發過程中需要使用手套箱或乾燥室。然而,由於手套箱或乾燥室內部空間有限,無法安裝所有評估設備。為此,研究人員需要在手套箱內使用壓機壓縮材料,然後將其密封於測試用電池中,之後再將樣品取出,在外部進行測量。反覆進行這一樣品取出的操作,不僅增加了硫化氫氣體洩漏和材料變質的風險,也大幅消耗了研究人員寶貴的時間。
為此HIOKI開發了可以在手套箱中的小空間使用的全能測量系統。根據這個系統,固態電池的評估模式將發生巨大的改變。保持高安全性的同時,從樣品的準備到測量的一連貫作業將有飛躍性的效率成長。
小巧的系統可大幅變革R&D的環境和工序
從安全風險和材料變質風險煩惱中解放研究員
目前,為了避免這些風險,研究人員投入大量精力將材料密封在防潮的測試盒中,在手套箱中進行操作。此作業系統使所有流程均可在手套箱中完成,解放研究人員免於安全風險和材料變質風險的困擾。
在高加壓下同時測量阻抗、厚度、加壓壓力
透過裝設於粉末上下方的φ10 mm電極來測量交流阻抗。
由於電極也會被施加高度的壓力,因此材料上是採用也被用於粉末成形的高強度合金。
減少評估成本 增加實驗次數
可以對單一樣本進行逐步提升的壓力調整,並匯集各個條件下的測量數據,現場即可進行分析。
系統構成
・SA9003:加壓裝置以及厚度與壓力測量感測器的小型加壓模組
・SA9004-01:填充粉末材料並配有電極的高強度測試治具
・SA2653:綜合分析測量數據的智慧統整軟體
・SA2654:監測機械參數的感測器模組
・SA9005:卸下壓粉樣品的脫模模組
可根據被測物選擇搭配交流電阻測量或是直流電阻測量的測量儀器。
・測量固態電解質→交流電阻測量:IM3570或是 IM3533 + L2280-01
・測量導電助劑→直流電阻測量:RM3545A + L2280-03
搭配使用3種測量儀器,可廣泛測量頻率範圍DC, 1mHz~5MHz。
測量硫化物固態電解質時,建議使用IM3570。
適合在手套箱內使用
加壓模組SA9003與測量儀器間的連接線長度為80公分。(測量儀器—BNC Flange間:30公分,BNC Flange—加壓模組間:50公分)
USB線(Type A-B)2條為系統標配。
詳細情形請與我們聯繫。
圖內註記
*1:可透過特注方式購買
*2:請用戶自行準備,或是聯繫我們。
測量後可立即以圖表比較各樣本間的數據
在專用軟體中,搭載了測量功能及Viewer功能。因此,在測量後可以立即比較樣本間的數據。
STEP 1:同時取得阻抗、厚度、加壓壓力的數據。
STEP 2:從測量的阻抗數據計算整體電阻。
根據整體電阻,計算離子導電度、導電率、體積電阻率。
STEP 3:可透過Viewer功能製作任何項目的圖表,比較各樣本間的數據。
X軸 | 荷重 (kN)、加壓壓力 (MPa)、堆積密度 (g/cm3)、填充率 (%) *3、空隙率 (%) *3 |
Y軸 | 阻抗(Ω)、體積電阻率(Ωcm)、導電率(s/cm)、離子導電度(s/cm)、介電常數(F/m)*4、堆積密度(g/cm3)、厚度( mm)、填充率(%)*3、空隙率(%)*3 |
*4:僅使用特定頻率的AC Continuous模式時
整體電阻值的計算方式
抽出的最大值與最小值間的數據,將進行Circle Fitting,以與X軸的交點作為整體電阻值R。
基本參數
可測量頻率 |
DC ~ 5 MHz (使用3種測量儀器) |
---|---|
負載施加方式 | 以手動操作(無法進行恆定負載控制) |
負載施加範圍(加壓範圍) | 0 ~ 60 kN (0 ~ 764 MPa 使用SA9004-01 電極徑φ10 mm 時) |
負載測量精度 | ±3% f.s. |
厚度測量誤差 | ±10 µm (在恆溫環境下進行校正時) (在10 kN ~ 60 kN 負載範圍內,僅增加負載時) |
電極尺寸 | φ10 mm (SA9004-01) |
粉末填充處尺寸 | φ10 mm, 深度7 mm |
使用溫濕度範圍 | 23℃ ±5℃, 80% RH以下 (不結露) |
額定電源電壓 | AC 100 V ~ 240 V ※SA2654, IM3570, IM3533, RM3545A |
尺寸、重量 | 尺寸: 請參照下圖 重量: SA9003 約20.7 kg, SA2654 約2.3 kg ![]() |
點擊下方選框選擇分類,會顯示該選件的選項。
連接線
L2280-01: IM3570, IM3533用
L2280-03: RM3545A用
連接線 L2280-01
- BNC-BNC,線長 850 mm,DC 60 V
連接線 L2280-03
- BNC-香蕉頭,線長 850 mm,DC 60 V
可搭配產品/選件
固態電解質:交流電阻測量 IM3570, IM3533
導電助劑:直流電阻測量 RM3545A
-
電阻計 RM3545A
- 準確測量電池、馬達,電子零件等開發時的低電阻值
- 搭載最小解析度1 nΩ 、1000 μΩ量程。實現精度最高等級0.045% rdg
- 可讓產線和開發使用相同精度進行檢查
- 最多可對應132通道(4端子法)(與掃描模組機架SW1002組合時)
- 最多可對應20通道(4端子法)(搭載兩個多路掃描模組 Z3003時,僅RM3545A-2)
- 低電阻測量量程之下測量速度最快可達21 ms(*1)
(*1):10 mΩ量程或是100 mΩ量程下、PR模式ON、測量速度FAST、並使用外部觸發時
-
LCR Meter IM3533
- LCR測試儀,測量頻率:1mHz~200kHz 應用覆蓋線圈&變壓器生產到研發等諸多領域
-
阻抗分析儀 IM3570
- LCR阻抗分析儀,測量頻率:4Hz~5MHz,一台儀器實現不同測量條件下的高速檢查 適用於壓電元件的共振特性檢查、功能性高分子電容的C-D和低ESR測量,電感器(線圈、變壓器)的DCR和L-Q的測量 分析儀模式下可進行掃頻測量、電平掃描測量、時間間隔測量
項目 | 分類 | 版本 | 公開日期 |
SA2653|粉末阻抗測量系統|版本升級 V1.02.0.2 | 免費軟體 | V1.02.0.2 | 2024-10-29 |
---|---|---|---|
SA2654|粉末阻抗測量系統|感測器模組用 USB驅動 | 免費軟體 | 2024-10-29 |
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