四探針法電極コーティング抵抗率テスター

バッテリー電極箔用四探針電極コーティング抵抗率計

製品概要と理想的な用途

TOB-ERT-F02Bは、リチウムイオン電池電極に見られる複合構造である金属箔上の電極コーティングの抵抗率および垂直シート抵抗を測定するために特別に設計された、四探針電極コーティング抵抗率計です。本装置には、円筒形のフラットチッププローブを備えたコーティング抵抗率／垂直シート抵抗プローブが付属しており、四探針測定器およびテストプラットフォームと組み合わせて、金属箔上のコーティング抵抗率および垂直比抵抗を測定します。

完全なテストシステムは、四探針本体、圧力バランスユニット、および接続ケーブルで構成されています。プローブアセンブリは、プローブピン、プローブホルダー、円筒形本体、テストプラットフォーム接続ナット、および機器接続ケーブルで構成されています。このプローブは、すべてのTOB製四探針測定器およびテストプラットフォームと完全に互換性があり、他社製のほとんどの四探針測定器とも互換性があるため、すでに他の四探針ハードウェアを所有している研究室にも柔軟に対応できます。

本装置が存在する理由、および従来の四探針試験がバッテリー電極に対して不十分である理由：

バッテリー電極箔のコーティング層は、コーティング自体よりもはるかに高い導電性を持つアルミニウム箔または銅箔に付着しています。コーティングは薄いため、その面内抵抗は箔と比較して高くなります。バッテリー電極の試験に従来の四探針法を使用すると、電流分布が基板に支配されてしまいます。つまり、箔がほぼ完全な短絡回路として機能し、テスト電流の大部分がコーティングから逸れてしまうのです。そのため、コーティングの両端で測定される電圧は極めて小さく、公称結果は真の値よりもはるかに低くなります。従来の四探針測定は、均質で等方性があり、均一な材料に対してのみ有効であり、箔上の電極コーティングという複合構造は、この条件を満たしていません。

TOB-ERT-F02Bは、電極の実際の動作状態をシミュレートすることで、この制限に対処します。四端子測定原理を使用し、テスト電流は「電流電極プラス → コーティング → 銅（アルミニウム）箔 → コーティング → 電流電極マイナス」という経路で流れます。この回路では、箔自体の抵抗は数ミリΩ（全抵抗の1%未満）であり、無視することができます。したがって、測定結果RT = V/Iは2つのコーティング層のバルク抵抗の合計を表し、ここからコーティング抵抗率と垂直比抵抗を算出できます。

以下のような用途に最適です：

1. アルミニウム（正極）または銅（負極）箔上の電極コーティングの導電性能を評価する必要があるバッテリー電極メーカーおよび生産ライン。
2. カレンダー加工前後のコーティングされた電極シートをテストし、コーティングの均一性と導電性を検証する品質管理ラボ。
3. 新しい電極配合を開発するR&Dグループ。スラリー組成と電極性能を関連付けるために正確なコーティング抵抗率データが必要な場合。
4. 従来の四探針プローブでバッテリー電極コーティングをテストしようとし、基板の電流シャントにより非現実的に低い測定値を得てしまったあらゆる施設。

標準のプローブ構成が、お使いの電極コーティングの厚みや箔の種類に適しているかを確認する必要がありますか？電極の仕様を添えて、当社の試験装置エンジニアまでお問い合わせください。

電極製造および品質管理におけるコーティング抵抗率試験の役割

リチウムイオン電池電極の製造において、コーティング層の導電率は、セルの内部抵抗、レート特性、およびサイクル寿命に直接影響します。導電性カーボンの分散不良、バインダーと導電剤の比率の不適切、またはコーティングの欠陥によって導電性が不十分なコーティングは、抵抗が高くなり、電極が均一に電流を供給する能力を制限してしまいます。TOB-ERT-F02Bは、生産チェーンの以下の2つの重要なポイントで、コーティングの導電性能を直接的かつ定量的に測定します：

1. コーティングおよび乾燥後（カレンダー加工前）：この段階では、コーティングは多孔質であり、まだ圧縮されていません。この時点でコーティング抵抗率を測定することで、電極がカレンダー加工やセル組み立てに進む前に、配合やコーティング工程の問題を早期に発見できます。この段階の感圧サンプルについては、測定中の印加圧力を監視するために、オプションのデジタル表示圧力テストプラットフォームを構成できます。
2. カレンダー加工後：圧縮された電極は密度が高まり、粒子間の接触が改善されます。カレンダー加工前後の抵抗率を比較することで、カレンダー加工工程の有効性を定量化し、目標とする導電性が達成されたことを確認します。

テストプラットフォームは、最小サイズ4 mm × 10 mmのサンプルに対応しており、より大きなフラットサンプルやあらゆる厚みのサンプルをテストできます。プローブピンは8.0 mmの間隔で直線状に2本配置されており、プローブピンはニッケルまたは金メッキを施したリン青銅合金製で、直径はΦ4.0 mmです。印加圧力は200 gから1000 gの間で調整可能で、定格圧力は約500 gであり、テストプラットフォームを通じて調整されます。

四端子コーティング抵抗率測定の仕組み

従来の四探針試験が電極コーティングに対して機能しない理由：

従来の四探針測定では、4本のプローブを表面に一列に配置し、外側の2本のプローブに電流を流し、内側の2本のプローブで電圧を測定します。この方法は、テスト対象が均質で等方性のある均一な媒体であることを前提としています。しかし、バッテリー電極の場合、その構造は高導電性の金属箔の上に薄い比較的高抵抗のコーティングが乗っているというものです。箔は電気的にほぼ短絡しているため、テスト電流の大部分が箔に流れてしまいます。実際にコーティングを流れる電流は非常に小さく、測定される電圧もそれに応じて微小になります。したがって、公称結果は真のコーティング抵抗よりもはるかに小さくなり、この複合構造に対して従来の四探針の結果は無意味なものとなります。

TOB-ERT-F02Bの四端子測定原理：

TOB-ERT-F02Bは、電極の自然な電流経路に沿ってテスト電流を流すことで、電極の実際の動作状態をシミュレートします。電流回路は以下の通りです：

電流電極プラス → コーティング → 銅（アルミニウム）箔 → コーティング → 電流電極マイナス

この構成では、テスト電流は両方のコーティング層と箔を直列に流れます。銅（アルミニウム）箔の抵抗はわずか数ミリΩであり、全抵抗の1%未満であるため、無視できます。測定結果RT = V/Iは、2つのコーティング層のバルク抵抗の合計を表します。この値から、関連する導出関係式を使用して、コーティング抵抗率と垂直比抵抗を算出できます。

この測定は動作中の電極における実際の電流経路を再現しているため、基板によって歪められた誤解を招く表面測定ではなく、使用時の電極の導電性能を直接反映した結果が得られます。

技術仕様

測定範囲および分解能

測定範囲の区分および誤差等級

試験プラットフォームの特性

電源

寸法および重量

システム構成

TOB-ERT-F02B テストシステムは、以下のコンポーネントで構成されています。

互換性：このプローブは、すべての TOB 4探針機器および4探針テストプラットフォームと互換性があり、他社製のほとんどの4探針機器とも互換性があるため、研究室の既存の機器で使用できます。

一般的な測定の問題とトラブルシューティング

電池電極塗工層の推奨測定手順

• サンプル前処理： 塗工済み電極から最小サイズ4 mm × 10 mmの平らな試片を切り出します。製造品質管理テストでは、塗工の均一性を評価するために、電極幅方向の複数の位置（左、中央、右など）からサンプルを採取します。
• 表面の清浄度：測定前に、糸くずの出ない布とイソプロパノールでサンプル表面を拭き、汚染物質を取り除きます。塗工表面の油分やゴミは接触抵抗を増加させます。
• 圧力設定：プレス済み電極の場合は、約500 gの定格圧力を使用します。未プレス（圧力に敏感な）電極の場合は、オプションの圧力テストプラットフォームを使用し、測定値を比較できるように印加された正確な圧力を記録します。
• 測定手順：品質プロトコルに応じて、抵抗値、抵抗率、および表面抵抗値を記録します。プレス効果を監視するには、プレスの前後で同じ配合のサンプルを測定し、抵抗率の値を比較します。
• 校正：精度仕様が維持されていることを確認するために、既知の標準抵抗器に対して定期的に（装置の校正スケジュールに従って）装置を校正・確認します。

技術FAQ

Q1: 電極塗工層のテストに従来の四探針プローブを使用できないのはなぜですか？

従来の四探針プローブは、テスト材料が均質で等方性の均一な媒体であることを前提としています。電池電極は、高導電性のアルミニウムまたは銅箔上に、薄く比較的高抵抗な塗工層が形成された複合材料です。箔はほぼ完全な短絡線として機能し、テスト電流の大部分をバイパスさせるため、測定電圧は極めて小さくなり、公称結果は実際の塗工抵抗を大幅に下回ります。TOB-ERT-F02Bは、電極の実際の動作経路に沿って電流を流す4端子測定を使用することでこれを解決し、箔の無視できる抵抗（全体の1 %未満）が結果を歪めないようにします。

Q2: ここでの「四探針」と「4端子」という用語の違いは何ですか？

この装置では、「四探針」はプローブハードウェア（ピン配置を備えた円筒型プローブ）を指し、「4端子」は測定原理（電流端子と電圧端子の分離）を指します。これは集電体上の塗工複合材料に適した方法です。プローブアセンブリ自体は四探針デバイスですが、従来の面内四点測定ではなく、4端子電流経路構成を適用して塗工の抵抗率を取得します。

Q3: テスト可能な最小サンプルサイズはどれくらいですか？

最小サンプルサイズは4 mm × 10 mmです。より大きな平らなサンプルや任意の厚さのサンプルもテスト可能であり、平面寸法に上限はありません。

Q4: このプローブを他社製の既存の四探針測定器と一緒に使用できますか？

はい。仕様書には、プローブがすべてのTOB四探針測定器およびテストプラットフォームと互換性があり、他社製のほとんどの四探針測定器とも互換性があると記載されています。特定の測定器モデルをお持ちの場合は、TOBにお問い合わせの上、互換性をご確認ください。

Q5: 測定結果は実際の電極性能とどのように関連していますか？

測定結果 RT = V/I は、電流経路における2つの塗工層の体積抵抗の合計を表し、これは電極の実際の動作状態をシミュレートしています。この値は、実用時における塗工層の導電性能を直接反映します。塗工層の抵抗率が低いほど、電極を通る電子輸送が良好であることを示し、セル内部抵抗の低減や出力特性（レート特性）の向上に貢献します。

基材の電流バイパスによる歪みなしで、電極塗工層の真の導電性能を測定する準備はできましたか？TOB-ERT-F02Bの見積もりをリクエストするか、当社の試験装置エンジニアにお問い合わせいただき、未プレス電極用のオプションの圧力テストプラットフォームや既存のプローブハードウェアとの互換性についてご相談ください。

tob.amy@tobmachine.com | +86 181 2071 5609

こちらも必要かもしれません

1. リチウムイオン電池粉末材料用4端子抵抗率測定器 — 圧力印加下で電池粉末材料の抵抗率を測定するための4端子抵抗率測定器。電極製造前に活物質および導電助剤の粉末レベルでの導電率測定を提供することで、TOB-ERT-F02Bを補完します。

2. 導電率計 — 液体電解質および固体電解質材料のイオン伝導度を測定するための汎用機器。TOB-ERT-F02Bと組み合わせることで、電極の電子伝導度と電解質のイオン伝導度の両方を包括的に評価できます。

3. 全自動リチウム電池電極シート抵抗測定器 — より高いスループットで生産ラインにおける電極抵抗測定を行うための自動電極シート抵抗測定器。自動化された大量検査が必要な場合に、TOB-ERT-F02Bを補完します。