CN104977470A - 测定装置及测定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明能够准确且容易地判定由物性互不相同的多个结构体层叠而成的层叠体中各结构体的密接状态是否良好。本发明包括:测定部,该测定部在向由作为物性互不相同的多个结构体的金属箔(101a)和活性物质层(102a)层叠而成的作为层叠体的正极(100a)的表面(S)提供电信号的状态下,执行对表面(S)的测定对象部位(Pv1~Pv3)的电位进行测定的电位测定处理;以及处理部,该处理部使用由电位测定处理测定得到的电位的测定值,执行预先确定的计算处理,从而求得正极(100a)的金属箔(101a)与活性物质层(102a)之间的界面(103a)的界面电阻值。
Description
技术领域
本发明涉及对物性互不相同的多个结构体层叠而成的层叠体中的各结构体间的界面的界面电阻值进行测定的测定装置及测定方法。
背景技术
作为使用由物性互不相同的板状或膜状的多个结构体层叠而成的层叠体的结构体,已知有锂离子电池。该锂离子电池通过叠加多个由活性物质层构成的电极(膜状的两个结构体层叠而成的层叠体)来制作得到,该活性物质层通过在金属箔的一面或两面涂布活性物质来形成。该情况下,作为判定构成锂离子电池的各电极是否合格的一个判定项目,具有判定金属箔与活性物质层之间的密接状态是否良好。作为判定该密接状态是否良好的试验方法,已知有剥离试验(剥皮试验)、附着力试验。剥离试验中,在拉起粘贴于活性物质层表面的粘贴胶带时,对活性物质层从金属箔的剥离处于何种程度进行观察,根据该观察结果来判定密接状态是否良好。在附着力试验中,对例如以0.5mm左右的间距排列的多根针进行推压,对电极的活性物质层的表面施加规定的加重,并通过使该多根针沿着表面直线移动来对活性物质层进行刮擦,接着,使电极旋转90°,并以同样的方式利用各针来对活性物质层进行刮擦。接着,观察因刮擦而产生的活性物质层的剥离程度,根据该观察结果来判定密接状态是否良好。
然而,在上述剥离试验、附着力试验中,由于通过试验者的观察来进行是否良好的判定,因此,判定结果中存在有较多试验者的主观成分,其结果导致存在难以准确地进行金属箔与活性物质层之间的密接状态是否良好的判定的问题。并且,在剥离试验、附着力试验中,由于试验步骤复杂且需要花费时间,因此也存在试验效率较差的问题。发明人对解决这些问题的技术进行了研究,结果发现通过对金属箔与活性物质层之间的界面电阻进行测定,根据该测定值能够判定金属箔与活性物质层之间的密接状态是否良好,只要能够准确且容易地进行界面电阻的测定,则能够解决上述问题。该情况下,作为测定电极这样的板状体的电阻的技术,已知有利用四探针法来测定电阻(表面电阻、体积固有电阻)的测定方法(例如,日本专利第2833623号公报所公开的测定方法),考虑采用该方法来作为测定界面电阻的方法。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利第2833623号公报(第3-22页、第1图)
发明内容
发明所要解决的技术问题
然而,在现有已知的四探针法中,难以准确地测定构成上述电极的金属箔与活性物质层的界面的电阻。即,从测定原理上来看,四探针法是以测定由单一材料形成的测定对象的电阻为前提的。因此,在对由物性互不相同的多个结构体层叠而成的测定对象的体积固有电阻进行测定时,较难确定测定值是作为测定对象整体的平均体积固有电阻的值,还是靠近表面的部分的体积固有电阻的值。因此,难以利用四探针法来准确地测定金属箔与活性物质层的界面的电阻。由此,难以利用现有的四探针法来测定对准确且容易地判定金属箔与活性物质层的密接状态是否良好而言不可或缺的金属箔与活性物质层的界面的电阻,从而期望能开发出取而代之的技术。
本发明是鉴于上述问题而完成的,其主要目的在于提供一种能够准确且容易地对物性互不相同的多个结构体层叠而成的层叠体中各结构体的密接状态是否良好进行判定的测定装置及测定方法。
解决技术问题所采用的技术方案
为达成上述目的,权利要求1所述的测定装置包括:测定部,该测定部在向物性互不相同的板状或膜状的多个结构体层叠而成的层叠体的表面提供电信号的状态下,执行对该表面的测定对象部位的电位进行测定的电位测定处理;以及处理部,该处理部使用由所述电位测定处理测定得到的所述电位的测定值,来执行预先确定的计算处理,由此求得所述层叠体中各所述结构体间的界面的界面电阻值。
权利要求2所述的测定装置的特征在于,在权利要求1所述的测定装置中,所述处理部执行以下处理来作为所述计算处理,即:将作为所述界面电阻值的代入值的代入电阻值代入包含有该界面电阻值作为参数的数学式,计算所述电位的计算值,并且边改变该代入电阻值,边执行比较该计算值与所述测定值的比较处理,然后将该比较处理中的比较结果满足预先规定的规定条件时的所述代入电阻值作为所述界面电阻值。
权利要求3所述的测定装置的特征在于,在权利要求2所述的测定装置中,所述处理部将所述代入电阻值和作为所述结构体的电阻率的代入值的代入电阻率代入包含有所述界面电阻值和所述结构体的电阻率作为参数的所述数学式,计算所述计算值,并且边改变该代入电阻值和该代入电阻率,边执行比较该计算值与所述测定值的所述比较处理,然后将该比较处理中的比较结果满足所述规定条件时的所述代入电阻值作为所述界面电阻值,并将该比较结果满足该规定条件时的所述代入电阻率作为所述电阻率。
权利要求4所述的测定装置的特征在于,在权利要求3所述的测定装置中,所述测定部在所述电位测定处理中,在向所述结构体的所述表面的两个信号输入部位提供所述电信号的状态下,对垂直于连接该各信号输入部位的线段且通过各所述信号输入部位的两根直线所夹着并划分得到的所述表面上的划分区域内的部位、即与该各信号输入部位中的某一个之间的间隔距离互不相同的至少三个所述测定对象部位的电位进行测定,所述处理部对于各所述测定对象部位中的一对测定对象部位的组合不同的多个组计算出该一对测定对象部位的各所述测定值的差分值,并且基于规定了第1比率和第2比率之间关系的关系式,计算出在所述比较处理中最开始代入所述数学式的所述代入电阻值和所述代入电阻率各自的初始值,然后执行该比较处理,其中该第1比率为所述多个组的各所述差分值彼此的比率,该第2比率为根据所述电阻率确定的所述结构体的电阻值与所述界面电阻值的比率。
权利要求5所述的测定装置的特征在于,在权利要求4所述的测定装置中,所述测定部在向所述电阻率互不相同的两个所述结构体层叠而成的所述层叠体的该各结构体中该电阻率较高的结构体的所述表面的两个所述信号输入部位提供所述电信号的状态下,对与任意一个所述信号输入部位之间的间隔距离互不相同的三个所述测定对象部位的电位进行测定,所述处理部基于规定了作为所述多个组的两组的所述第1比率和所述第2比率之间关系的所述关系式,来计算所述初始值。
权利要求6所述的测定装置的特征在于,在权利要求5所述的测定装置中,所述处理部将与任意一个所述信号输入部位之间的间隔距离最短的所述测定对象部位作为基准部位,并将该基准部位作为所述两组中的一对所述测定对象部位中的一个,由此来计算所述初始值。
权利要求7所述的测定装置的特征在于,在权利要求6所述的测定装置中,所述处理部基于所述关系式,来计算所述初始值,该关系式中将除所述基准部位以外的其他两个所述测定对象部位中的与该基准部位之间的间隔距离较短的第1测定对象部位和该基准部位作为第1组,并将该两个测定对象部位中的与所述基准部位之间的间隔距离较长的第2测定对象部位和该基准部位作为第2组,将所述第1组的所述差分值与该第2组的所述差分值的比率作为所述第1比率,并将所述结构体的所述电阻值与所述界面电阻值的比率作为所述第2比率。
权利要求8所述的测定装置的特征在于,在权利要求4所述的测定装置中,各所述测定对象部位设定在连接各所述信号输入部位的所述线段上。
权利要求9所述的测定装置的特征在于,在权利要求8所述的测定装置中,所述第2测定对象部位设定于所述线段的中心部。
权利要求10所述的测定装置的特征在于,在权利要求4所述的测定装置中,各所述测定对象部位以使得相邻测定对象部位彼此的间隔互相相等的方式进行设定。
权利要求11所述的测定装置的特征在于,在权利要求2至10的任一项所述的测定装置中,所述处理部将计算所述测定值与所述计算值的差分值来作为所述比较结果的处理作为所述比较处理并加以执行,在使用所述差分值并利用统计方法计算得到的值小于预先规定的规定值时,设定为满足所述规定条件。
在权利要求12所述的测定方法中,在向物性互不相同的板状或膜状的多个结构体层叠而成的层叠体的表面提供电信号的状态下,执行对该表面的测定对象部位的电位进行测定的电位测定处理,使用由所述电位测定处理测定得到的所述电位的测定值,来执行预先确定的计算处理,由此求得所述层叠体中各所述结构体间的界面的界面电阻值。
权利要求13所述的测定方法的特征在于,在权利要求12所述的测定方法中,将作为所述界面电阻值的代入值的代入电阻值代入包含有该界面电阻值作为参数的数学式,计算所述电位的计算值,并且,边改变该代入电阻值,边执行对该计算值和所述电位测定处理中测定得到的所述测定值进行比较的比较处理,并且作为所述计算处理,执行将所述比较处理中的比较结果满足预先规定的规定条件时的所述代入电阻值作为所述界面电阻值的处理。
发明效果
权利要求1所述的测定装置、以及权利要求12所述的测定方法中,执行对物性互不相同的多个结构体层叠而成的层叠体的表面的测定对象部位的电位进行测定的电位测定处理,使用由电位测定处理测定得到的电位的测定值,来执行预先确定的计算处理,由此求得层叠体中各结构体间的界面的界面电阻值。由此,根据该测定装置及测定方法,与伴随着复杂操作的剥离试验、附着力试验不同,能够基于测定得到的界面电阻值来可靠且容易地对各结构体间彼此的密接状态是否良好进行判定。此外,根据该测定装置及测定方法,能够利用与以测定由单一材料形成的测定对象的电阻为前提的四探针法完全不同的测定原理来测定电阻,从而能够准确地对物性互不相同的多个结构体层叠而成的层叠体中的界面的电阻进行测定。因此,根据该测定装置及测定方法,例如能够准确且容易地对由物性互不相同的金属箔和活性物质层层叠而构成的锂离子电池的电极中的金属箔与活性物质层的密接状态是否良好进行判定。
权利要求2所述的测定装置、以及权利要求13所述的测定方法中,将代入电阻值代入包含界面电阻值作为参数的数学式,边改变代入电阻值,边执行对计算得到的测定对象部位的电位的计算值和电位测定处理中测定得到的电位的测定值进行比较的比较处理,并且作为计算处理执行将比较处理中的比较结果满足预先规定的规定条件时的代入电阻值作为界面电阻值的处理。因此,根据该测定装置及测定方法,能够根据求取界面电阻值的目的来任意地进行调整,例如严格地对规定条件进行规定,以提高界面电阻值的精度,或者放宽规定条件,以使得相比于界面电阻值的精度提高,优先实现处理时间的缩短。
在权利要求3所述的测定装置中,将代入电阻值和作为电阻率的代入值的代入电阻率代入包含界面电阻值和结构体的电阻率作为参数的数学式,边改变代入电阻值和代入电阻率,边执行对计算得到的计算值和测定值进行比较的比较处理,并且将比较处理的比较结果满足规定条件时的代入电阻值作为界面电阻值,将比较结果满足规定条件时的代入电阻率作为电阻率。由此,在该测定装置中,能够在结构体的电阻率未知的情况下,在测定界面电阻值的同时一并对电阻率进行测定。因此,根据该测定装置,除了能够准确且容易地判定层叠体中各结构体彼此的密接状态是否良好,例如,还能够准确且容易地判定结构体是否具有符合规定的物性,从而能够详细地判定层叠体是否合格。
权利要求4所述的测定装置中,基于规定了多个组的各测定对象部位的电位的测定值的差分值彼此的比率即第1比率、以及结构体的电阻值和界面电阻值的比率即第2比率之间关系的关系式,计算比较处理中最开始代入数学式的代入电阻值和代入电阻率各自的初始值,并执行比较处理。通过使用由此计算得到的代入电阻值和代入电阻率的各初始值,能够得到比较处理中最初的比较结果在一定程度上接近规定条件的状态。因此,根据该测定装置,与代入电阻值和代入电阻率的各初始值规定为任意值的结构相比,能够减少到比较结果满足规定条件为止所反复进行的处理的执行次数。因此,根据该测定装置,能够充分地缩短界面电阻值的测定所需的时间。
在权利要求5所述的测定装置中,在对两个层叠体层叠而成的层叠体的界面电阻值进行测定时,对与一个信号输入部位之间的间隔距离互不相同的三个测定对象部位的电位进行测定,基于规定了两组的第1比率与第2比率之间的关系的关系式,来计算代入电阻值和代入电阻率的初始值。因此,根据该测定装置,与测定三个以上的测定对象部位的电位,并基于规定了三组以上的各组的第1比率与第2比率之间关系的关系式来计算代入电阻值和代入电阻率的初始值的结构和方法相比,各初始值的计算变得容易,因此,能够进一步缩短界面电阻值的测定所需的时间。
在权利要求6所述的测定装置中,将与一个信号输入部位之间的间隔距离最短的测定对象部位作为基准部位,并将基准部位作为两组中的一对测定对象部位中的一个,来计算初始值。由此,根据该测定装置,例如与使用将相邻测定对象部位彼此作为各组求得的差分值,来计算各初始值的结构相比,各组的差分值明显不同,因此通过将这些差分值代入关系式,能够使得计算得到的代入电阻值和代入电阻率的初始值成为更为适当的值。
在权利要求7所述的测定装置中,基于将与基准部位之间的间隔距离较短的第1测定对象部位和基准部位作为第1组,并将与基准部位之间的间隔距离较长的第2测定对象部位和基准部位作为第2组,将第1组的差分值与第2组的差分值的比率作为第1比率,并将结构体的电阻值与界面电阻值的比率作为第2比率的关系式,来计算初始值。因此,根据该测定装置,通过预先按上述方式对构成各组的测定对象部位进行规定和标准化,能够在生成第1比率与第2比率的关系式时,对关联第1比率和第2比率的适当的系数进行标准化,由此关系式的生成变得容易,进而能够更容易地计算出代入电阻值和代入电阻率的初始值。
根据权利要求8所述的测定装置,通过在连接各信号输入部位的线段上设定各测定对象部位,例如与各测定对象部位不位于一条直线上的结构相比,对应于距离信号输入部位的间隔距离的电位的变化呈现地较为明显。因此,根据该测定装置,通过将由各电位导出的差分值代入规定了第1比率和第2比率间关系的关系式,能够使得计算得到的代入电阻值和代入电阻率的初始值成为更为适当的值。
权利要求9所述的测定装置中,作为第2测定对象部位的测定对象部位设定于连接各信号输入部位的线段的中心部。该情况下,线段上的各部位的电位通常会以线段的中心部为中心,成为极性相反大小相同的电位。由此,根据该测定装置,仅利用从一个信号输入部位到线段的中心部之间所设定的测定对象部位的电位的差分值就能够规定第1比率,由此能够简化规定了第1比率和第2比率之间关系的关系式,从而能够更容易地计算出代入电阻值和代入电阻率的初始值。
根据权利要求10所述的测定装置,通过以使得相邻测定对象部位彼此的间隔相互相等的方式来设定各测定对象部位,与相邻测定对象部位彼此的间隔互不相同的测定装置相比,能够使规定了第1比率和第2比率之间关系的关系式更为简化,因此,能够更为容易地计算出代入电阻值和代入电阻率的初始值。
在权利要求11所述的测定装置中,将计算测定值和计算值的差分值来作为比较结果的处理作为比较处理并加以执行,且在使用差分值并通过统计方法计算得到的值小于规定值时设定为满足规定条件。由此,根据该测定装置,例如,当测定对象部位为两个以上时,通过使用作为统计方法的最小二乘法,能够充分地提高界面电阻值、电阻率的测定精度,从而能够更为准确地判定层叠体中各结构体彼此的密接状态是否良好,并且能够更为准确地判定结构体是否具有符合规定的物性。
附图说明
图1是表示测定装置1的结构的结构图。
图2是表示锂离子电池200的剖面结构的结构图。
图3是对测定方法进行说明的说明图。
图4是表示正极100a内各部位的电位的等效电路图。
图5是界面电阻测定处理50的流程图。
图6是对初始值计算方法进行说明的第1说明图。
图7是对初始值计算方法进行说明的第2说明图。
图8是对初始值计算方法进行说明的第3说明图。
图9是界面电阻测定处理60的流程图。
具体实施方式
下面,参照附图,对测定装置及测定方法的实施方式进行说明。
首先,对作为测定装置的一个示例的图1所示的测定装置1的结构进行说明。测定装置1构成为可对例如构成图2所示的锂离子电池200的正极100a和负极100b(均相当于“层叠体”)的各结构体间的界面的界面电阻值、以及各结构体的电阻率进行测定。
这里,锂离子电池200如图2所示,作为一个示例,通过在各电极100间使正极100a和负极100b(以下,在不区分正极100a和负极100b时也称为“电极100”)夹着间隔物110重叠而构成。另外,在同一图中,由于对锂离子电池200的结构进行了简要的图示,因此,省略了收纳各电极100、间隔物110的壳体等的图示。
正极100a和负极100b分别由物性互不相同的板状或膜状的多个结构体层叠而构成。具体而言,正极100a如图2所示,作为一个示例,构成为包括:利用铝形成为膜状的作为结构体的金属箔101a、以及通过在金属箔101a的一面或两面(本例中为一面)涂布作为活性物质的钴酸锂从而形成为膜状的作为结构体的活性物质层102a。该情况下,可知金属箔101a与活性物质层102a越是密接,就越是具有高功能。并且,根据发明人的研究结果可知,金属箔101a与活性物质层102a的界面103a的界面电阻值Rs越低,密接状态就越好(密接程度越高)。
负极100b如图2所示,作为一个示例,构成为包括:利用铜形成为膜状的作为结构体的金属箔101b(以下,在不区分上述正极100a的金属箔101a与金属箔101b时也称为“金属箔101”)、以及通过在金属箔101b的一面或两面(本例中为一面)涂布作为活性物质的碳从而形成为膜状的作为结构体的活性物质层102b(以下,在不区分上述正极100a的活性物质层102a和活性物质层102b时也称为“活性物质层102”)。在该负极100b中也与正极100a同样,根据发明人的研究结果可知,金属箔101b与活性物质层102b越是密接,就越是具有高功能,金属箔101b与活性物质层102b的界面103b(以下,在不区分正极100a的界面103a与界面103b时也称为“界面103”)的界面电阻值Rs越低,密接状态就越好(密接程度越高)。
间隔物110是具有下述功能的构件,即:用于将正极100a和负极100b分隔开来以防止短路,并且将电解液保持在空孔内,且在电极100间形成锂离子的通路,作为一个示例,间隔物110由利用聚乙烯等聚烯烃类树脂形成的多孔质膜(薄膜)来构成。
另一方面,测定装置1如图1所示,构成为包括:测定部11、处理部12、探头单元13、存储部14及显示部15。
测定部11构成为包括图外的电源部和电压检测部,在经由探头单元13向电极100(活性物质层102)的表面S的信号输入部位Ps1、Ps2(参照图3)提供了测定用的电信号(例如,直流恒电流)的状态下,执行对表面S的N个位置(本例中为3个位置)的测定对象部位Pv1~Pv3(参照同一图:以下,在不进行区分时也称为“测定对象部位Pv”)的电位(与同一图所示的接地电位G之间的电位差)进行测定的电位测定处理。这里,在将想要使用测定装置1进行测定的界面电阻值、电阻率的个数(即,未知的值的个数)设为n时,将测定对象部位Pv的位置个数N规定为“N≥n”。该情况下,在本例中,想要使用测定装置1对界面103的界面电阻值Rs、金属箔101的电阻率ρ1以及活性物质层102的电阻率ρ2这三个值进行测定(n=3),于是,作为N≥n的一个示例,将N规定为N=n(即,N为3)。另外,在同一图中,电极100(活性物质层102)的表面S经由图外的电缆连接至接地电位G,但也可经由探头单元13的后述各探头31中的除用于测定对象部位Pv的电位测定的探头31以外的探头31连接至接地电位G。该情况下,用于连接至接地电位G的探头31所接触的表面S上的部位不计入上述位置个数N。
处理部12控制测定部11来执行电位测定处理。并且,处理部12控制存储部14来存储由测定部11所测定得到的测定值Vm。此外,处理部12执行后述的界面电阻测定处理50(参照图5),基于测定部11测定得到的电位的测定值Vm,来测定电极100中金属箔101与活性物质层102的界面103的界面电阻值Rs、金属箔101的电阻率ρ1、以及活性物质层102的电阻率ρ2。处理部12还将测定得到的电阻率ρ1、ρ2及界面电阻值Rs显示于显示部15。
探头单元13构成为包括多个探头31、以及对探头31进行支承的支承部32。该情况下,作为一个示例,探头单元13包括与各信号输入部位Ps1、Ps2相接触的两根探头31、以及与各测定对象部位Pv1~Pv3相接触的三根探头31,总计包括5根探头31。
存储部14按照处理部12的控制,对测定部11测定得到的测定值Vm、以及处理部12测定得到的电阻率ρ1、ρ2和界面电阻值Rs进行存储。此外,存储部14还对用于处理部12所执行的界面电阻测定处理50的阈值ε(预先规定的规定值)进行存储。该情况下,阈值ε是用于与界面电阻测定处理50中进行计算的后述评价函数J(ρ1,Rs,ρ2)进行比较,由此判断评价函数J(ρ1,Rs,ρ2)是否趋于收敛的值,该阈值ε越是接近于“0”,就意味着可得到越高精度的界面电阻值Rs的测定。显示部15按照处理部12的控制,显示由处理部12测定得到的电阻率ρ1、ρ2以及界面电阻值Rs。
接着,对使用测定装置1来测定构成图2所示的锂离子电池200的各电极100的作为结构体的金属箔101的电阻率ρ1、活性物质层102的电阻率ρ2、以及金属箔101与活性物质层102的界面103的界面电阻值Rs的测定方法进行说明。
首先,在将正极100a作为测定对象时,如图3所示,以活性物质层102a朝上的状态将正极100a放置在载放台300上。接着,以各探头31的前端部朝下的状态将探头单元13放置在正极100a的活性物质层102a上。此时,如同一图所示,使各探头31的前端部分别与活性物质层102a的表面S的信号输入部位Ps1、Ps2以及测定对象部位Pv1~Pv3相接触。
接着,操作图外的操作部来指示开始进行测定。与此相对应地,处理部12执行图5所示的界面电阻测定处理50。在该界面电阻测定处理50中,处理部12向测定部11指示执行电位测定处理(步骤51)。
在该电位测定处理中,测定部11使图外的电源部输出测定用的电信号(例如,直流恒电流)。此时,电信号经由探头单元13的探头31被提供到正极100a(活性物质层102a)的表面S中的信号输入部位Ps1、Ps2间。接着,测定部11利用电压检测部检测出表面S中的各测定对象部位Pv1~Pv3的电位(在将图3所示的接地电位G设为0时的接地电位G与各测定对象部位Pv之间的电位差),并将其测定值Vm(表示测定值Vm的数据)输出至处理部12。接着,处理部12将测定值Vm存储于存储部14。
接着,处理部12计算出正极100a的各测定对象部位Pv的电位的计算值Vt。具体而言,处理部12根据预先确定的算法,如图4示意性示出的那样进行模型化,即:生成由排列成矩阵状的模型电阻Rm构成的表示正极100a内各部位的电位的等效电路。并且,处理部12根据所生成的等效电路,来生成用于计算测定对象部位Pv1~Pv3的电位的计算值Vt的数学式(该数学式是包含界面电阻值Rs和电阻率ρ1、ρ2作为参数(变量)的数学式,以下,将该数学式表示为“Vt(ρ1,Rs,ρ2)”)(步骤52)。另外,也可采用下述结构,即:将等效电路或数学式预先存储于存储部14,处理部12通过从存储部14读取等效电路来生成数学式,或者从存储部14读取数学式。
接着,处理部12设定代入上述数学式Vt(ρ1,Rs,ρ2)的电阻率ρ1的代入电阻率ρp1、电阻率ρ2的代入电阻率ρp2、以及界面电阻值Rs的代入电阻值Rp的各初始值(步骤53)。该情况下,作为初始值进行设定的代入电阻值Rp和代入电阻率ρp1、ρp2的值可以设定为任意的值。作为一个示例,可采用根据金属箔101a、活性物质层102a的材质所假设的一般值。
接着,处理部12将代入电阻值Rp和代入电阻率ρp1、ρp2代入数学式Vt(ρ1,Rs,ρ2),计算出各测定对象部位Pv1~Pv3中的各计算值Vt(步骤54)。
接着,处理部12对每个测定对象部位Pv计算出由测定部11测定得到的(存储部14所存储的)电位的测定值Vm与计算出的计算值Vt之间的差分值。该情况下,计算差分值的处理相当于比较处理,计算出的差分值相当于比较结果。并且,处理部12对计算得到的各差分值的平方和进行计算,并进一步对计算得到的平方和的平均值(平方和除以测定对象部位Pv个数而得到的值)进行计算。这里,由此计算得到的值(使用差分值通过作为统计方法的一个示例的最小二乘法计算得到的值)可认为是根据代入电阻值Rp和代入电阻率ρp1、ρp2的变化而变化的函数,以下,将该函数表示为评价函数J(ρ1,Rs,ρ2),或简单表示为评价函数J(步骤55)。另外,评价函数J(ρ1,Rs,ρ2)与对于每个测定对象部位Pv计算得到的测定值Vm和计算值Vt之间的差分值的平方和的关系由下式(1)来表示。
J(ρ1,R2,ρ2)=Σ[i∈表面]{Vmi-Vti(ρ1,R2,ρ2)}2/N···式(1)
该情况下,在式(1)中,“i”表示对各测定对象部位Pv以从1开始的顺序标注的编号(上述示例中为1~3),“Σ[i∈表面]”表示对关于电极100(活性物质层102)的表面S所设定的所有测定对象部位Pv的{Vmi-Vti(ρ1,R2,ρ2)}2进行加法运算。“N”表示如上所述的表面S所设定的测定对象部位Pv的位置个数。
接着,处理部12从存储部14读取阈值ε,将计算得到的评价函数J与阈值ε进行比较,由此来判别评价函数J是否小于阈值ε(比较结果是否满足预先规定的规定条件)(步骤56)。该情况下,处理部12在判别为评价函数J在阈值ε以上(评价函数J并非小于阈值ε)时,改变代入电阻值Rp和代入电阻率ρp1、ρp2(步骤57),然后执行上述步骤54~步骤56。于是,处理部12在步骤56中判别为评价函数J在阈值ε以上时,反复执行步骤54~步骤56。
另一方面,处理部12在步骤56中判别为评价函数J小于阈值ε(比较结果满足预先规定的规定条件)时,将该时刻代入数学式Vt(ρ1,Rs,ρ2)的代入电阻率ρp1确定作为电阻率ρ1,将代入电阻率ρp2确定作为电阻率ρ2,将代入电阻值Rp确定作为界面电阻值Rs(步骤58)。接着,处理部12将所确定的电阻率ρ1、ρ2以及界面电阻值Rs(即,测定结果)显示于显示部15(步骤59),然后结束界面电阻测定处理50。另外,上述步骤52~步骤58相当于预先确定的计算处理。
接着,在将负极100b作为测定对象时,以活性物质层102b朝上的状态将负极100b放置在载放台300上。接着,与将正极100a作为测定对象时的上述测定步骤相同,将探头单元13放置在负极100b上,接着,操作图外的操作部指示开始进行测定。与此相对应地,处理部12执行上述的界面电阻测定处理50。此时,处理部12执行上述各处理(各步骤)来确定电阻率ρ1、ρ2以及界面电阻值Rs,并将其结果显示于显示部15。
由此,在该测定装置1及测定方法中,执行对物性互不相同的金属箔101与活性物质层102层叠而成的电极100的表面S中的测定对象部位Pv的电位进行测定的电位测定处理,使用通过电位测定处理测定得到的电位的测定值Vm来执行预先确定的计算处理,求得电极100的金属箔101与活性物质层102的界面103的界面电阻值Rs。由此,根据该测定装置1及测定方法,与伴随着复杂操作的剥离试验、附着力试验不同,能够基于测定得到的界面电阻值Rs来可靠且容易地对金属箔101与活性物质层102之间的密接状态是否良好进行判定。根据该测定装置1及测定方法,能够利用与以测定由单一材料形成的测定对象的电阻为前提的四探针法完全不同的测定原理来测定电阻,从而能够准确地对物性互不相同的多个结构体层叠而成的层叠体中的界面的电阻进行测定。因此,根据该测定装置1及测定方法,能够准确且容易地对由物性互不相同的金属箔101和活性物质层102层叠而构成的电极100中的金属箔101与活性物质层102的密接状态是否良好进行判定。
在该测定装置1及测定方法中,边改变代入电阻值Rp,边执行比较处理,该比较处理将代入电阻值Rp代入包含有界面电阻值Rs作为参数的数学式,从而计算出计算值Vt,对计算值Vt与测定值Vm进行比较,并将比较处理的比较结果满足预先规定的规定条件时的代入电阻值Rp作为界面电阻值Rs。因此,根据该测定装置1及测定方法,能够根据求取界面电阻值Rs的目的来任意地进行调整,例如严格地对规定条件进行规定,以提高界面电阻值Rs的精度,或者放宽规定条件,以使得相比于界面电阻值Rs的精度提高,优先实现处理时间的缩短。
在该测定装置1及测定方法中,边改变代入电阻值Rp和代入电阻率ρp1、ρp2,边执行比较处理,该比较处理将代入电阻值Rp和代入电阻率ρp1、ρp2代入数学式,从而计算出各测定对象部位Pv中的电位的计算值Vt,将各测定对象部位Pv中的电位的计算值Vt与测定值Vm进行比较,并将比较处理的比较结果满足规定条件时的代入电阻值Rp作为界面电阻值Rs,同时将比较结果满足规定条件时的代入电阻率ρp1、ρp2作为电阻率ρ1、ρ2。由此,在该测定装置1及测定方法中,在金属箔101的电阻率ρ1和活性物质层102的电阻率ρ2未知的情况下,能够在测定界面电阻值Rs的同时对电阻率ρ1、ρ2进行测定。因此,根据该测定装置1及测定方法,除了能够准确且容易地对电极100中金属箔101与活性物质层102的密接状态是否良好进行判定,还能够准确且容易地对例如金属箔101、活性物质层102是否具有符合规定的物性进行判定,进而能够对电极100是否合格进行详细的判定。
在该测定装置1及测定方法,将使用测定值Vm与计算值Vt的差分值并通过统计方法计算得到的值小于阈值ε(规定值)的情况设定为满足规定条件。因此,根据该测定装置1及测定方法,例如,在测定对象部位Pv的位置个数N在2以上时,通过使用作为统计方法的最小二乘法,能够充分地提高界面电阻值Rs、电阻率ρ1、ρ2的测定精度,因此能够更为准确地判定电极100中金属箔101与活性物质层102的密接状态是否良好,并且能够更为准确地判定金属箔101、活性物质层102是否具有符合规定的物性。
另外,测定装置、测定方法和测定对象并不限于上述结构、方法和测定对象。例如,在上述示例中,将具有形成为作为膜状或板状的一个示例的膜状的金属箔101的电极100作为测定对象,但也可以将不使用膜状的金属箔101而使用板状的金属板的电极作为测定对象。此外,在上述示例中,将具有形成为作为膜状或板状的一个示例的膜状的活性物质层102的电极100作为测定对象,但也可以将不使用膜状的活性物质层102而使用板状的活性物质层的电极作为测定对象。此外,除了上述锂离子电池200的电极100以外,还可以将物性互不相同的板状或膜状的多个结构体层叠而成的各种层叠体作为测定对象。并且,不限于两个结构体(金属箔101和活性物质层102)层叠而成的层叠体(电极100),也可以将三个以上的结构体层叠而成的层叠体(即,存在两个以上界面的层叠体)作为测定对象。该情况下,通过使用包含有两个以上的各界面的界面电阻值Rs作为参数(变量)的数学式来执行界面电阻测定处理50,能够与上述示例同样地,准确地对物性互不相同的三个以上的结构体层叠而成的层叠体中各界面的界面电阻值Rs进行测定。
此外,上述示出了进行比较处理即计算测定值Vm与计算值Vt的差分值,将使用该差分值并通过作为统计方法的最小二乘法计算得到的值满足小于阈值ε这样的规定条件时的代入电阻值Rp设为界面电阻值Rs的示例,但该方法只是一个示例,可以使用其他的方法。例如,可以将利用最小二乘法计算得到的值(评价函数J)在阈值ε以下(非小于)的情况设为满足规定条件的情况。也可以采用下述方法,即:将仅对各测定对象部位Pv中的测定值Vm与计算值Vt的差分值进行平均而得到值(通过统计方法计算得到的值)满足小于规定值(或者,在规定值以下)这样的规定条件时的代入电阻值Rp作为界面电阻值Rs。此外,也可以采用下述方法,即:将测定值Vm与计算值Vt的比率作为比较结果进行计算的处理作为比较处理来执行,并将该比率满足在规定值以下这样的规定条件时的代入电阻值Rp作为界面电阻值Rs。
此外,上述示出将代入电阻值Rp和代入电阻率ρp1、ρp2代入包含有电阻率ρ1、ρ2和界面电阻值Rs这三个参数(变量)的数学式Vt(ρ1,Rs,ρ2),由此来测定电阻率ρ1、ρ2和界面电阻值Rs的示例,但也可以在电阻率ρ1和电阻率ρ2已知时,将这些作为常数,从而通过将代入电阻值Rp代入仅将界面电阻值Rs作为参数的数学式Vt(Rs)来测定界面电阻值Rs。该情况下,由于想要使用测定装置1进行测定的数值只有界面电阻值(未知值n仅为1),因此,可将测定对象部位Pv的位置个数N规定为1(即,N=n)。
此外,在上述示例中,将想要测定的界面电阻值、电阻率的个数(未知值的个数)设为n时的测定对象部位Pv的位置个数N规定为N=n(上述示例中N=3),但也可以将测定对象部位Pv的位置个数N规定为N+1以上(4以上)的任意数。此外,上述示出了使用直流恒电流作为测定用的电信号的示例,但在采用具备电流测定部的可测定电流值的结构和方法时,也可使用直流电流来代替直流恒电流。此外,也可以采用不使用直流电流,而使用交流电流(例如,交流恒电流)的结构和方法。
在上述示例中,将代入数学式Vt(ρ1,Rs,ρ2)的代入电阻率ρp1、代入电阻率ρp2以及代入电阻值Rp的各初始值设定为任意的值,根据这些初始值,在上述界面电阻测定处理50中,有时评价函数J与阈值ε相差较大,需要多次反复进行计算值Vt的计算、评价函数J的计算、以及判别评价函数J是否小于阈值ε的各项处理(上述步骤54~57)直到评价函数J小于阈值ε为止,于是,界面电阻值Rs的测定所需的时间变长。在该情况下,可通过使用利用下述方法(以下,也称为“初始值计算方法”)计算得到的各初始值,来缩短界面电阻值Rs的测定所需的时间。
在该初始值计算方法中,如图6、7所示,在构成作为层叠体的正极100a的各结构体(金属箔101a和活性物质层102a)中的电阻率较高的结构体即活性物质层102a的表面S设定提供测定用电信号的信号输入部位Ps11、Ps12。此外,如图7所示,在由两根直线Ls1、Ls2夹住并划分得到的表面S上的划分区域T1内设定三个(作为多个测定对象部位的一个示例)测定对象部位Pv11~Pv13(以下,在不进行区分时也称为“测定对象部位Pv”),该两根直线Ls1、Ls2与连接信号输入部位Ps11、Ps12的线段La正交、且分别通过信号输入部位Ps11、Ps12。具体而言,各测定对象部位Pv11~Pv13设定于划分区域T1内的下述部位,即:与信号输入部位Ps11(作为信号输入部位Ps11、Ps12中的任一个的示例的源极侧(正极侧)的信号输入部位)之间的间隔距离(直线距离)Da1~Da3(以下,在不进行区分时也称为“间隔距离Da”)互不相同的部位。另外,测定对象部位Pv11相当于基准部位(与信号输入部位Ps11间的间隔距离最短的测定对象部位Pv),测定对象部位Pv12相当于第1测定对象部位,测定对象部位Pv13相当于第2测定对象部位。
该情况下,作为一个示例,测定对象部位Pv11~Pv13如图7所示,设定在上述线段La上。此外,在该初始值计算方法中,测定对象部位Pv11~Pv13以下述方式进行设定,即:使得相邻测定对象部位Pv彼此间的间隔Db1、Db2(以下,在不进行区分时也称为“间隔Db”)互相相等。
在该初始值计算方法中,将测定对象部位Pv11规定在信号输入部位Ps11的附近。并且,在该示例中,测定对象部位Pv13设置于线段La的中心部。
在该初始值计算方法中,测定部11在上述电位测定处理中,在向信号输入部位Ps11、Ps12提供测定用电信号的状态下,对各测定对象部位Pv11~Pv13的电位V11~V13进行测定。处理部12基于测定部11测定得到的电位V11~V13来计算出代入电阻率ρp1、代入电阻率ρp2以及代入电阻值Rp中的代入电阻率ρp2和代入电阻值Rp的各初始值。
具体而言,处理部12根据下述式(2)、(3)来计算代入电阻率ρp2和代入电阻值Rp的各初始值。
2(R2+Rp)I=2·M2···式(2)
R2/Rp=α(M1/M2)···式(3)
式(2)、(3)中,M1表示作为基准部位的测定对象部位Pv11的电位V11(其测定值Vm)与测定对象部位Pv12的电位V12(其测定值Vm)的差分值(V11-V12)(参照图8),M2表示电位V11与测定对象部位Pv13的电位V13(其测定值Vm)的差分值(V11-V13)(参照图8)。I表示流过信号输入部位Ps11、Ps12间的测定用电信号的电流值。
在式(2)、(3)中,R2是活性物质层102a中以信号输入部位Ps11为中心预先规定的规定区域T2(参照图7)的电阻值,由下式(4)来定义。
R2=ρp2(d2/S2)···式(4)
式(4)中,d2表示活性物质层102a的厚度,S2表示上述规定区域T2的面积。该情况下,作为一个示例,规定区域T2如图7所示,被规定为以信号输入部位Ps11为中心,一条边的长度为线段La的长度的正方形面积。
在式(3)中,α是用于使“R2/Rp”的值的级数(位数)与“M1/M2”的级数相匹配的系数,可规定为任意值(例如,0.5~1左右的正值)。
这里,参照图8对上述式(2)、(3)进行说明。如图8所示,由信号输入部位Ps11提供的测定用电信号通过信号输入部位Ps11附近的活性物质层102a和界面103a流入金属箔101a内,通过信号输入部位Ps12附近的界面103a和活性物质层102a流至信号输入部位Ps12。该情况下,若将信号输入部位Ps11、Ps12间流动的测定用电信号的电流值设为I,则信号输入部位Ps11的附近即测定对象部位Pv11与信号输入部位Ps12的附近即部位Pv14(参照图8)之间的电位差M0在信号输入部位Ps12的附近的活性物质层102a的电阻和界面103a的电阻分别设为R2、Rp时由下式(5)来表示。
M0=2(R2+Rp)I···式(5)
电位差M0是上述M2的两倍,即由下式(6)来表示。
M0=2·M2···式(6)
根据这些式(5)、(6),可导出上式(2)。
另一方面,例如,当界面103a的界面电阻值Rs较大时,电信号难以从活性物质层102a流至金属箔101a,电信号容易流向电阻值较大的活性物质层102a,因此,在电位V的变化相对于距离信号输入部位Ps11的间隔距离Da的变化的比率不发生较大变化(电位V的变化较小)的状态下,电位V随着间隔距离Da的增加而缓缓下降。与此相对,当界面103a的界面电阻值Rs较小时,电信号容易经由界面103a从活性物质层102a流至金属箔101a,因此,在信号输入部位Ps11附近,与间隔距离Da的变化相比,电位V发生较大的变化(电位V的变化较大),在测定对象部位Pv13附近,处于与间隔距离Da的变化相比,电位V的变化较小的状态。
根据上述分析可知,界面103a的界面电阻值Rs越大,差分值M1相对于差分值M2的比率越小(电位V的变化较小),界面电阻值Rs越小,差分值M1相对于差分值M2的比率越大(电位V的变化较大)。在该情况下,界面电阻值Rs越大,活性物质层102a的电阻值R2与界面电阻值Rs的比率越小,界面电阻值Rs越小,活性物质层102a的电阻值R2与界面电阻值Rs的比率越大。由此可知,活性物质层102a的电阻值R2与界面电阻值Rs的代入电阻值Rp的比率(即,R2/Rp)越小,差分值M1与差分值M2的比率(M1/M2)越小,活性物质层102a的电阻值R2与界面电阻值Rs的代入电阻值Rp的比率(R2/Rp)越大,差分值M1与差分值M2的比率(M1/M2)越大,即(R2/Rp)与(M1/M2)之间存在正比关系,据此可导出上述式(3)。于是,如上所述,可知上述式(3)是对下述关系进行规定的关系式,即:两组测定对象部位Pv11、Pv13和测定对象部位Pv11、Pv12中各电位V的差分值M1、M2彼此的比率(第1比率)与根据电阻率ρ2确定的电阻值R2和界面电阻值Rs的比率(第2比率)之间的关系。
使用上述式(2)、(3)、(4)解出ρp2和Rp后,可导出下式(7)、(8)。
ρp2=M2·S2/(I(1+((2·M2)/(α·M1)))d2)···式(7)
Rp=M2/(I(1+(α·M1)/(2·M2)))···式(8)
通过将根据电位V11~V13计算出的差分值M1、M2代入上述式(7)、(8),可计算出代入电阻率ρp2和代入电阻值Rp的各初始值。另外,由于金属箔101a由铝形成,因此,可将关于铝的已知的电阻率ρ1作为代入电阻率ρp1的初始值来使用。
在界面电阻测定处理50中,通过使用利用上述初始值计算方法计算得到的代入电阻值Rp和代入电阻率ρp2的各初始值,能够在评价函数J的最初的计算中,得到评价函数J与阈值ε在一定程度上相接近的状态。因此,根据该结构和方法,与将代入电阻值Rp和代入电阻率ρp2的各初始值规定为任意值的结构和方法相比,能够减少直到评价函数J小于阈值ε为止所进行的计算值Vt的计算、评价函数J的计算、以及判别评价函数J是否小于阈值ε的各处理的执行次数。因此,根据该结构和方法,能够充分地缩短界面电阻值Rs的测定所需的时间。
在该结构和方法中,在对两个层叠体层叠而成的电极100的界面电阻值进行测定时,对与信号输入部位Ps11间的间隔距离互不相同的三个测定对象部位Pv11~Pv13的电位V进行测定,基于规定了两组的第1比率与第2比率之间的关系的关系式,来计算代入电阻值Rp和代入电阻率ρp2的初始值。因此,根据该结构和方法,与测定三个以上的测定对象部位Pv的电位V,并基于规定了三组以上的各组的第1比率与第2比率之间的关系的关系式来计算代入电阻值Rp和代入电阻率ρp2的初始值的结构和方法相比,各初始值的计算变得容易,因此,能够进一步缩短界面电阻值Rs的测定所需的时间。
在该结构和方法中,将与一个信号输入部位Ps11间的间隔距离最短的测定对象部位Pv11作为基准部位,并将基准部位作为两组中的一对测定对象部位Pv中的一个,来计算初始值。由此,根据该结构和方法,例如与使用将相邻测定对象部位Pv彼此作为各组求得的差分值M,来计算各初始值的结构和方法相比,各组的差分值M明显不同,通过将这些差分值M代入关系式,能够使得计算得到的代入电阻值Rp和代入电阻率ρp2的初始值成为更为适当的值。
在该结构和方法中,基于将与作为基准部位的测定对象部位Pv11间的间隔距离Da较短的测定对象部位Pv12和基准部位作为第1组,并将与基准部位间的间隔距离Da较长的测定对象部位Pv13和基准部位作为第2组,并且,将第1组的差分值M与第2组的差分值M的比率作为第1比率,将活性物质层102的电阻值R2与界面电阻值Rs的比率作为第2比率的关系式,来计算初始值。因此,根据该结构和方法,通过预先按上述方式对构成各组的测定对象部位Pv进行规定和标准化,能够在生成第1比率与第2比率的关系式时,对关联第1比率和第2比率的适当的系数进行标准化,由此关系式的生成变得容易,进而能够更容易地计算出代入电阻值Rp和代入电阻率ρp2的初始值。
根据该结构和方法,在连接各信号输入部位Ps11、Ps12的线段La上设定各测定对象部位Pv11~Pv13,例如,与各测定对象部位Pv不位于一条直线上的结构和方法相比,与距离信号输入部位Ps1的间隔距离Da相对应的电位V的变化呈现地较为明显。因此,根据该结构和方法,将根据各电位V导出的差分值M1、M2代入规定了第1比率和第2比率间的关系的关系式(上述式(3)),能够使得由此计算得到的代入电阻值Rp和代入电阻率ρp2的初始值成为更为适当的值。
在该结构和方法中,将作为第2测定对象部位的测定对象部位Pv13设定于线段La的中心部。该情况下,线段La上的各部位的电位V通常会以线段La的中心部为中心,成为极性相反大小相同的电位。因此,根据该结构和方法,能够仅利用从一个信号输入部位Ps11到测定对象部位Pv13(线段La的中心部)之间所设定的测定对象部位Pv的电位V的差分值M来规定第1比率,因此,能够使规定了第1比率与第2比率间关系的关系式(上述式(3))简化,从而能够更容易地计算出代入电阻值Rp和代入电阻率ρp2的初始值。
在该结构和方法中,以使得相邻测定对象部位Pv彼此的间隔Db相互相等的方式来设定各测定对象部位Pv,与相邻测定对象部位Pv彼此的间隔Db互不相同的结构和方法相比,能够进一步简化规定了第1比率与第2比率间关系的关系式(上述式(3)),从而能够更为容易地计算出代入电阻值Rp和代入电阻率ρp2的初始值。
另外,在上述初始值计算方法中,设定了三个测定对象部位Pv11~Pv13,求得两组的差分值M的第1比率,但也可以采用以下结构和方法,即:设定四个以上的测定对象部位Pv,求得三个以上的组的差分值M的比率即第1比率。
此外,上述示出了将与一个信号输入部位Ps11间的间隔距离最短的测定对象部位Pv11规定为基准部位的示例,但也可以采用将测定对象部位Pv11以外的测定对象部位Pv规定为基准部位的结构和方法。上述示出了将与基准部位间的间隔距离Da较短的测定对象部位Pv12和基准部位作为第1组,并将与基准部位间的间隔距离Da较长的测定对象部位Pv13和基准部位作为第2组的示例,但作为第1组和第2组的测定对象部位Pv的组合可任意地进行变更。
上述示出了在连接信号输入部位Ps1、Ps2的线段La上设定各测定对象部位Pv的示例,但也可以采用在线段La以外的直线上设定各测定对象部位Pv的结构和方法,或者在划分区域T1内的任意部位设定各测定对象部位Pv的结构和方法。上述示出将测定对象部位Pv13设定于线段La的中心部的示例,但也可以采用在线段La上的中心部以外的部位、或者线段La以外的部位设定测定对象部位Pv13的结构和方法。并且,上述示出了以相邻测定对象部位Pv彼此的间隔Db相互相等的方式来设定各测定对象部位Pv的示例,但可以采用以间隔Db不同的方式来设定各测定对象部位Pv的结构和方法。
上述示出将测定对象部位Pv11规定在信号输入部位Ps11附近的示例,但也可以采用将测定对象部位Pv11和信号输入部位Ps11规定在相同部位(测定对象部位Pv11与信号输入部位Ps11间的间隔距离Da设为“0”)的结构和方法。在采用该结构和方法时,也可采用将与信号输入部位Ps11相接触来提供测定用电信号的探头31用作为用于测定测定对象部位Pv11的电位的探头31(兼用作两个探头31)的结构和方法。
此外,也可采用下述结构和方法,即:处理部12执行图9所示的界面电阻测定处理60来取代上述界面电阻测定处理50,由此基于测定部11测定得到的电位的测定值Vm来测定电阻率ρ1、ρ2和界面电阻值Rs。以下,对通过执行该界面电阻测定处理60,来求得电阻率ρ1、ρ2和界面电阻值Rs的示例进行说明。另外,在下述说明中,对于与界面电阻测定处理50相同的内容,省略重复说明。
在该界面电阻测定处理60中,处理部12向测定部11指示执行电位测定处理(步骤61)。与此相对应地,测定部11测定电极100的表面S中的各测定对象部位Pv1~Pv3(参照图3)的电位,并将各测定值Vm1~Vm3输出至处理部12。接着,为了将各测定值Vm1~Vm3作为一个集合进行处理,处理部12确定以各测定值Vm1~Vm3作为元素的向量(以下,也将该向量称为“测定电位向量Vm↑”)(步骤62),并将该测定电位向量Vm↑存储于存储部14。
接着,处理部12生成表示由排列成矩阵状的模型电阻Rm构成的电极100内的各部位的电位的等效电路(参照图4)并进行模型化,并根据所生成的等效电路,来生成计算各测定对象部位Pv1~Pv3的电位的计算值Vt1~Vt3的数学式(步骤63)。该情况下,处理部12生成包含有以金属箔101的导电率σ1(电阻率ρ1的倒数,即σ1=1/ρ1)、活性物质层102的导电率σ2(电阻率ρ2的倒数,即σ2=1/ρ2)、以及金属箔101与活性物质层102间的界面电导Gs(界面电阻值Rs的倒数,即Gs=1/Rs)作为参数的数学式Vt(σ1,Gs,σ2)来作为上述数学式。另外,也可将等效电路及数学式Vt(σ1,Gs,σ2)预先存储于存储部14。
接着,处理部12确定以通过将导电率σ1、σ2和界面电导Gs分别设定为任意的值而得到的初始导电率σp1、σp2及初始界面电导Gp作为元素的向量(以下,也将该向量称为“初始值向量σp↑”)(步骤64)。
接着,处理部12将初始值向量σp↑代入上述数学式Vt(σ1,Gs,σ2),计算出上述等效电路的各测定对象部位Pv1~Pv3的电位的各计算值Vt1~Vt3,并且确定以各计算值Vt1~Vt3作为元素的向量(以下,也将该向量称为“计算值向量Vt↑”)(步骤65)。
接着,处理部12基于测定电位向量Vm↑、计算值向量Vt↑和初始值向量σp↑、以及确定上述等效电路中各物理量(电位、电流和电导等)的等效电路方程式(例如,电导矩阵),来计算用于对初始值向量σp↑进行修正的修正值向量Δσ↑(步骤66)。
接着,处理部12利用计算得到的修正值向量Δσ↑对初始值向量σp↑进行修正,计算出修正后向量σ↑(σ↑=σp↑+Δσ↑)(步骤67)。接着,处理部12求得作为构成修正后向量σ↑的元素的导电率σ1、σ2和界面电导Gs。接着,处理部12根据导电率σ1计算出电阻率ρ1(导电率σ1的倒数,即ρ1=1/σ1),并且根据导电率σ2计算出活性物质层102的电阻率ρ2(导电率σ2的倒数,即ρ2=1/σ2)。并且,处理部12根据界面电导Gs计算出金属箔101与活性物质层102之间的界面电阻值Rs(界面电导Gs的倒数,即Rs=1/Gs)(步骤68)。接着,处理部12将计算得到的电阻率ρ1、ρ2以及界面电阻值Rs(即,测定结果)显示于显示部15(步骤69),然后结束界面电阻测定处理60。另外,上述步骤62~步骤68相当于预先确定的计算处理。
在执行该界面电阻测定处理60的结构和方法中,也与上述测定装置1和测定方法同样,能够在不进行复杂的操作的情况下,准确且容易地判定由物性互不相同的金属箔101和活性物质层102层叠而构成的电极100中金属箔101与活性物质层102间的密接状态是否良好。根据该结构和方法,仅通过进行一次对以最初设定的初始导电率σp1、σp2和初始界面电导Gp作为元素的初始值向量σp↑进行修正的处理,就能够根据计算得到的修正后向量σ↑来求得界面电阻值Rs,因此,与反复执行比较计算值Vt和测定值Vm的比较处理直到比较结果满足规定条件,由此来求得界面电阻值Rs的结构和方法相比,能够在短时间内求得界面电阻值Rs。
标号说明
1 测定装置
11 测定部
12 处理部
50、60 界面电阻测定处理
100a、100b 正极
101a、101b 金属箔
102a、102b 活性物质层
103a、103b 界面
200 锂离子电池
Da1~Da3 间隔距离
Db1、Db2 间隔
La 线段
Ls1、Ls2 直线
M1、M2 差分值
Pv1~Pv3、Pv11~Pv13 测定对象部位
Ps1、Ps2、Ps11、Ps12 信号输入部位
Rp 代入电阻值
Rs 界面电阻值
S 表面
Vm、Vm1~Vm3 测定值
T1 划分区域
T2 规定区域
V11~V13 电位
ε 阈值
ρ1、ρ2 电阻率
ρp1、ρp2 代入电阻率
Claims (13)
1.一种测定装置,其特征在于,包括:
测定部,该测定部在向物性互不相同的板状或膜状的多个结构体层叠而成的层叠体的表面提供电信号的状态下,执行对该表面的测定对象部位的电位进行测定的电位测定处理;以及
处理部,该处理部使用由所述电位测定处理测定得到的所述电位的测定值,来执行预先确定的计算处理,由此求得所述层叠体中各所述结构体间的界面的界面电阻值。
2.如权利要求1所述的测定装置,其特征在于,
所述处理部执行以下处理来作为所述计算处理,即:将作为所述界面电阻值的代入值的代入电阻值代入包含有该界面电阻值作为参数的数学式,计算所述电位的计算值,并且边改变该代入电阻值,边执行比较该计算值与所述测定值的比较处理,然后将该比较处理中的比较结果满足预先规定的规定条件时的所述代入电阻值作为所述界面电阻值。
3.如权利要求2所述的测定装置,其特征在于,
所述处理部将所述代入电阻值和作为所述结构体的电阻率的代入值的代入电阻率代入包含有所述界面电阻值和所述结构体的电阻率作为参数的所述数学式,计算所述计算值,并且边改变该代入电阻值和该代入电阻率,边执行比较该计算值与所述测定值的所述比较处理,然后将该比较处理中的比较结果满足所述规定条件时的所述代入电阻值作为所述界面电阻值,并将该比较结果满足该规定条件时的所述代入电阻率作为所述电阻率。
4.如权利要求3所述的测定装置,其特征在于,
所述测定部在所述电位测定处理中,在向所述结构体的所述表面的两个信号输入部位提供所述电信号的状态下,对垂直于连接该各信号输入部位的线段且通过各所述信号输入部位的两根直线所夹着并划分得到的所述表面上的划分区域内的部位、即与该各信号输入部位中的某一个之间的间隔距离互不相同的至少三个所述测定对象部位的电位进行测定,
所述处理部对于各所述测定对象部位中的一对测定对象部位的组合不同的多个组计算出该一对测定对象部位的各所述测定值的差分值,并且基于规定了第1比率和第2比率之间关系的关系式,计算出在所述比较处理中最开始代入所述数学式的所述代入电阻值和所述代入电阻率各自的初始值,然后执行该比较处理,其中该第1比率为所述多个组的各所述差分值彼此的比率,该第2比率为根据所述电阻率确定的所述结构体的电阻值与所述界面电阻值的比率。
5.如权利要求4所述的测定装置,其特征在于,
所述测定部在向所述电阻率互不相同的两个所述结构体层叠而成的所述层叠体的该各结构体中该电阻率较高的结构体的所述表面的两个所述信号输入部位提供所述电信号的状态下,对与任意一个所述信号输入部位之间的间隔距离互不相同的三个所述测定对象部位的电位进行测定,
所述处理部基于规定了作为所述多个组的两组的所述第1比率和所述第2比率之间关系的所述关系式,来计算所述初始值。
6.如权利要求5所述的测定装置,其特征在于,
所述处理部将与任意一个所述信号输入部位之间的间隔距离最短的所述测定对象部位作为基准部位,并将该基准部位作为所述两组中的一对所述测定对象部位中的一个,由此来计算所述初始值。
7.如权利要求6所述的测定装置,其特征在于,
所述处理部基于所述关系式,来计算所述初始值,该关系式中将除所述基准部位以外的其他两个所述测定对象部位中的与该基准部位之间的间隔距离较短的第1测定对象部位和该基准部位作为第1组,并将该两个测定对象部位中的与所述基准部位之间的间隔距离较长的第2测定对象部位和该基准部位作为第2组,将所述第1组的所述差分值与该第2组的所述差分值的比率作为所述第1比率,并将所述结构体的所述电阻值与所述界面电阻值的比率作为所述第2比率。
8.如权利要求4所述的测定装置,其特征在于,
各所述测定对象部位设定在连接各所述信号输入部位的所述线段上。
9.如权利要求8所述的测定装置,其特征在于,
所述第2测定对象部位设定于所述线段的中心部。
10.如权利要求4所述的测定装置,其特征在于,
各所述测定对象部位以使得相邻测定对象部位彼此的间隔相互相等的方式进行设定。
11.如权利要求2至10的任一项所述的测定装置,其特征在于,
所述处理部将计算所述测定值与所述计算值的差分值来作为所述比较结果的处理作为所述比较处理并加以执行,在使用所述差分值并利用统计方法计算得到的值小于预先规定的规定值时,设定为满足所述规定条件。
12.一种测定方法,其特征在于,
在向物性互不相同的板状或膜状的多个结构体层叠而成的层叠体的表面提供电信号的状态下,执行对该表面的测定对象部位的电位进行测定的电位测定处理,
使用由所述电位测定处理测定得到的所述电位的测定值,来执行预先确定的计算处理,由此求得所述层叠体中各所述结构体间的界面的界面电阻值。
13.如权利要求12所述的测定方法,其特征在于,
将作为所述界面电阻值的代入值的代入电阻值代入包含有该界面电阻值作为参数的数学式,计算所述电位的计算值,并且,边改变该代入电阻值,边执行对该计算值和所述电位测定处理中测定得到的所述测定值进行比较的比较处理,
作为所述计算处理,执行将所述比较处理中的比较结果满足预先规定的规定条件时的所述代入电阻值作为所述界面电阻值的处理。
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