電池開發中，測量電極電阻的重要性

鋰電池為支援電動車，可再生能源系統，手持式電子機械產品發展的重要角色。
但我們仍須克服電能儲存容量過低、充電緩慢、壽命短等等的課題。這些問題我們發現是由電極片的內部電阻所導致的。
一般我們評估電池性能，都是以電芯為單位進行評估，實際上電極片中細微的構造也是導致電池效率低下的原因。
透過測量電極片的電阻，特別是敷料層與介面的電阻，能夠改善電池設計與製造的效率。
 

了解電極片的電阻值

電極片由三個功能層所構成。

• 敷料層：儲存/放出鋰離子的活性材料
• 介面：敷料層與集流體的接觸面
• 集流體：通常為鋁或是銅製的導電性材料。

圖1 由電氣觀點來看的電極片的三個功能層

這三個功能層的電阻值會加到電極片的總電阻值上。
過往的測量工具基本上只能測量電極片的總電阻值，無法得知各功能層的電阻值。
但HIOKI的電極電阻測試系統RM2610可以測量分開各功能層的電阻值，將測量單位縮到最小。
 

透過RM2610測量各功能層

RM2610可以進行詳細的電極電阻測量。

POINT！

• 分開測量敷料電阻與介面電阻
• 簡單作業、高再現性數據
• 適合所有人的直覺式軟體

透過本儀器，研究者可以不用在電芯組裝好後才能進行測量，在開發中也可以直接測量並把握電極材料的電氣測性。
可隨時掌控各功能層變化。

 

 

圖2 HIOKI 電極電阻測試系統 RM2610

【範例介紹】將導電助劑「乙炔黑（Acetylene Black）」的影響可視化

為驗證RM2610的測量性能，我們準備了兩種濃度的「乙炔黑（ASB）」的電極片進行比較。

• 電極片A：2.8% ASB
• 電極片B：8.3% ASB

使用RM2610測量兩個樣本的敷料層電阻與介面電阻。

結果

• 兩個樣本的介面電阻都佔了總電阻的大部分
• 8.3% ASB的電極片，總電阻大幅下降

 

由此結果來看，為了降低總電阻，不只要注意敷料層電阻，介面電阻也需要進行調整。



圖3 電阻比較：使用HIOKI RM2610系統測量，2.8%與8.3%ASB電極片
 

RM2610為何可以測量各功能層的電阻呢?

RM2610系統設計成只需簡易安裝就可以使用。使用者只須要安裝好電極片，並按下軟體的「開始」按鍵，系統就會自動將各功能層分開並測量。測量結果會直接以數值顯示，適合研究室、生產現場、品質管理等各種場面。

 

電極片總電阻下降對電池性能的影響

依據上述所述，使用RM2610測量敷料層電阻與介面電阻，顯示ASB含有率高(8.3%)的電極片整體總電阻較低(圖3)。
將兩種電極片組入電芯，進行充放電測試，數值顯示組入電阻較低的電芯，具有放電容量增加與高電流負載時降低電壓下降等優越的性能(圖4)。

 

圖4 低ASB與高ASB電極片的電阻與電芯性能的比較

由此結果，顯示電極片電阻與電池效率間具有直接的關係。降低電極片的電阻，可以提升能量與充電的速度。能夠改善現在電池設計中最重要的兩種因素。
並且，在開發階段進行電極片的電阻測量，長遠來看也有好處。透過了解各層特性，開發者可以嘗試各種濃度組合，將電極片效率最佳化。透過將內部損失最小化，可以加快充電速度，在開發階段檢測出材料的波動，改善生產的效率與一貫性。
此外，也可以降低反覆使用所導致的發熱與機械性劣化，可延長電池的使用壽命。
透過了解電極片各層的電阻會如何影響到總電阻，開發者就可以在設計時選擇適當的材料並調整濃度設計。

關於導電性漿料混合的相關測量可參考:導電性漿料分析系統 Slurry Analysis
 

透過高精度測量，促進電池開發

電極片電阻為顯示鋰電池的重要指標，且需要正確測量各功能層的電阻。HIOKI電極電阻測量系統RM2610可以測量敷料層與介面電阻，是一款簡單且高信賴性的系統。可以加速電池開發者的開發研究，降低電池風險，提升產品的一貫性。

更多關於電極電阻測量系統RM2610的測量方法與產品詳細請至產品頁面觀看。
電極電阻測量系統RM2610-產品頁面

若有需要DEMO或是介紹，可以洽詢HIOKI業務人員或是在官網的聯絡我們留下資訊。

-2025.07