Durch die Bereitstellung einer quantitativen Bewertung anhand dieser Indikatoren optimiert die Software die Forschung und Entwicklung und gewährleistet eine durchgängige Qualitätskontrolle während des gesamten Herstellungsprozesses.
Elektrodenschlamm und -platten
Hintergrund der Entwicklung
• Elektrodenpaste und -folien:
Auf dem Weg zu einer klimaneutralen Gesellschaft finden Elektrofahrzeuge (EVs) mit Lithium-Ionen-Batterien (LIBs) und stationäre Energiespeichersysteme (ESSs) zur Nutzung erneuerbarer Energien weltweit immer breitere Anwendung. Mit diesem Marktwachstum steigt auch die Nachfrage nach höherer Leistung und größerer Sicherheit bei LIBs. Hioki gilt seit Langem als führendes Unternehmen in der Technologie zur Messung der internen Impedanz von Batterien und genießt daher hohes Ansehen in der Branche. 2019 wurde das Elektrodenwiderstandsmesssystem RM2610 eingeführt, das die Bewertung von Elektrodenfolien – kritischen Komponenten von Batteriezellen – ermöglicht und dem Entwicklungsprozess einen einzigartigen Mehrwert bietet.
Elektrodenfolien werden hergestellt, indem ein Metallblech mit einer Elektrodenpaste beschichtet, anschließend getrocknet und kalandriert wird. Schwankungen in der elektronischen Leitfähigkeit der aufgetragenen Paste können zu Leistungseinbußen und Wärmeentwicklung führen und somit die Leistung der fertigen Batterie direkt beeinträchtigen. Ein entscheidender Faktor zur Reduzierung dieser Schwankungen ist die elektronische Leitfähigkeit der flüssigen Paste vor der Beschichtung. Bislang gab es jedoch keinen praktischen Indikator, der die Leitfähigkeit der Paste in diesem Zustand direkt abbildete.
Hioki hat daher neue Bewertungsindikatoren entwickelt, die die elektronische Leitfähigkeit der Paste quantifizieren und eine objektive Beurteilung ermöglichen. Die neu veröffentlichte Software leitet drei Indikatoren (DCR, R-Verhältnis und Gleichmäßigkeit) aus Parametern ab, die durch eine Ersatzschaltbildanalyse der Impedanzwerte gewonnen werden. In internen Validierungstests (mit Pasten identischer Zusammensetzung, aber unterschiedlichen Mischprozessen) bestätigten wir, dass Elektrodenfolien, die aus Pasten mit guten Werten in diesen drei Indikatoren hergestellt wurden, tendenziell niedrigere und stabilere Widerstandseigenschaften aufwiesen.
Durch die Bereitstellung quantitativer Indikatoren zur Bewertung von Suspensionen ermöglicht diese Methode Forschern und Herstellern, Optimierungspotenziale in komplexen Materialformulierungen und Mischbedingungen zu identifizieren. Diese Indikatoren können in der Forschung und Entwicklung von Lithium-Ionen-Batterien, zur Sicherstellung der Reproduzierbarkeit der Qualität bei der Skalierung und zur Qualitätskontrolle in der Massenproduktion eingesetzt werden.
Die Analysesoftware SA2634 bietet einen integrierten Workflow von der Messung bis zur Analyse, steigert die Effizienz und gewährleistet Datensicherheit. Gleichzeitig liefert sie drei wichtige Indikatoren für die Forschung und Entwicklung von Elektrodenpasten. Durch die Unterstützung einer effizienteren Entwicklung von Elektrodenfolien für Lithium-Ionen-Batterien trägt die Analysesoftware SA2634 von Hioki zur Weiterentwicklung einer kohlenstoffarmen Gesellschaft und zum Aufbau einer nachhaltigen Zukunft bei.
Hauptmerkmale:
1. Evaluierung kleiner Mengen unter realen Bedingungen:
Kathoden-/Anodensuspensionen, leitfähige Pasten oder CNT-Dispersionen können bereits mit 1 ml ohne Vorbehandlung analysiert werden. Diese Effizienz beschleunigt Ihre Forschung durch schnelles Testen und Verifizieren von Hypothesen, minimiert Abfall und liefert zuverlässige Ergebnisse für Dispersionen und leitfähige Netzwerke.
2. Impedanzmessung:
Die spezielle Elektrodenzelle und das Testgerät minimieren das Messrauschen und gewährleisten hochreproduzierbare Impedanzdaten. Kontrollierte Messungen mit dem SA2634 dauern ca. eine Minute und erfassen den Suspensionszustand mit minimalen Veränderungen während der Analyse. Dadurch eignet sich das Gerät ideal für dynamische Materialien in der Batterieforschung.
3. Ersatzschaltbildanalyse:
Der SA2634 automatisiert die Erstellung und Initialisierung komplexer Ersatzschaltbilder und kann bis zu 1000 Dateien gleichzeitig verarbeiten. Dies optimiert die Stapelverarbeitung für effiziente Vergleiche und wandelt Rohimpedanzdaten in aussagekräftige Bewertungen um, ohne dass tiefgreifende Kenntnisse analytischer Techniken erforderlich sind.
4. Quantitative Indexierung:
Die drei Indikatoren „DCR“, „Verhältnis“ und „Gleichmäßigkeit“ werden aus den Analyseergebnissen abgeleitet. Diese Indikatoren ermöglichen eine quantitative Auswertung und dienen gleichzeitig als gemeinsame Sprache zwischen den Abteilungen und Partnerunternehmen.
Hauptanwendungen
• Bewertung von Suspensionen kathodischer und anodischer Elektroden für Lithium-Ionen-Batterien
• Bewertung der Dispersion leitfähiger Additive
• Bewertung der Reproduzierbarkeit der Qualität bei Modernisierungen und Erweiterungen von Produktionslinien
• Qualitätskontrolle durch Stichprobenprüfungen
Schlammanalysesystem: Produktkonfiguration
• SA2634 Analysesoftware
• IM3536 LCR-Meter
• SA9002 Testgerät
• SA9001 Elektrodenzelle (50 Stück, für Schlamm mit NMP-Lösungsmittel)
• SA9001-01 Elektrodenzelle (50 Stück, für Schlamm mit wässrigem Lösungsmittel)
Über HIOKI:
Die 1935 gegründete HIOKI EE CORPORATION (TSE: 6866) hat sich durch fortschrittliches Design, Fertigung, Vertrieb und Service zu einem weltweit führenden Anbieter von Test- und Messgeräten entwickelt. Mit über 200 Kernprodukten, die sich durch Sicherheit und Qualität auszeichnen und ein breites Anwendungsspektrum abdecken, tragen wir zur Effizienz und Wertschöpfung der Arbeit unserer Kunden in Forschung und Entwicklung, Produktion und Instandhaltung der Elektrotechnik bei. HIOKI-Produkte und -Services sind weltweit über unser umfassendes Netzwerk von Tochtergesellschaften und Vertriebspartnern erhältlich.
