CN110537093B - 电极性能评价系统和电极性能评价方法 - Google Patents

电极性能评价系统和电极性能评价方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及电极性能评价系统和电极性能评价方法。本发明实施方式的电极性能评价系统的电极性能评价方法包括以下步骤：将交流电流信号施加到浸入电解质溶液中的包括涂覆有活性材料层的电极的电极组件来获取不同频率下的阻抗测量数据；在改变对应于电极组件的电路模型的阻抗方程的频率的同时，计算不同频率下的阻抗计算数据；使用电解质溶液的离子电导率、电极的面积以及电极的活性材料层的厚度和孔隙率来计算电解质溶液中离子体积电阻的电阻值；并基于不同频率下的阻抗测量数据、不同频率下的阻抗计算数据和离子体积电阻的电阻值来确定指示所述电极性能的有效弯曲度。

Description

电极性能评价系统和电极性能评价方法
技术领域
本发明涉及可用于诸如锂二次电池等电化学装置的电极性能评价系统和电极性能评价方法，更具体地，涉及使用电极组件的阻抗来评价电极性能的系统和方法。
本申请要求于2017年11月9日在韩国提交的韩国专利申请第10-2017-0148954号的优先权，通过援引将其公开内容并入本文。
背景技术
最近，对储能技术的关注日益增加。随着应用扩展到移动电话、便携式摄像机、笔记本电脑和电动车辆的能量，对电化学装置的研究和开发的努力也逐渐具体化。
电化学装置在这方面引起了很多关注。特别是，可充电二次电池的开发是一个热门话题。最近，对于二次电池的开发，为了提高容量密度和比能量，正积极地进行新电极和电池设计的研究和开发。
在目前使用的二次电池中，与使用水性电解质溶液的常规电池(例如，Ni-MH、Ni-Cd和硫酸铅电池)相比，20世纪90年代初开发的锂二次电池因高工作电压和显著高的能量密度的优点而备受关注。
因为锂离子必须通过电解质溶液传输到电极的整个表面，所以锂二次电池中使用的电极在表面上具有多孔活性材料层。电解质溶液填充在活性材料层的孔中。当锂离子通过孔高速吸收至活性材料层中或从活性材料层中释放时，可以提高锂二次电池的性能。因此，非常重要的是定量评价锂离子通过孔的传输特性。
以前，基于孔隙率、孔径等的分析(PSD；孔径分布)来评价电极的孔特性。然而，该评价方法仅提供诸如电极的孔体积、尺寸等的形态信息，并且不提供实际影响电池性能的锂离子在电解质溶液中的传输特性的信息。因此，需要一种在电极制造过程中评价电极本身的锂离子传输特性并预先检测缺陷电极的方法。
而且，就经济性而言，需要能够在第一次充电-放电(即，活化)之前检查电极本身的缺陷的筛选方法。
发明内容
技术问题
本发明旨在解决相关技术的问题，因此本发明旨在提供一种能够在第一次充电-放电(即，活化)之前评价电极本身的性能的电极性能评价系统和电极性能评价方法。
然而，本公开要解决的技术问题不限于上述问题，并且本领域技术人员将从以下描述中清楚地理解其他未提及的问题。
技术方案
在本发明的一个方面，提供了如以下示例性实施方式所述的电极性能评价方法。
第一示例性实施方式涉及一种电极性能评价方法，其包括：
步骤(a)：将包括在集电体上涂覆有活性材料层的电极的电极组件安装在阻抗测量装置的支架之间，将所述电极组件浸入电解质溶液中，并在多个频率条件下将交流电流信号施加到所述电极组件；
步骤(b)：在由所述阻抗测量装置将所述交流电流信号施加到所述电极组件时，获取通过所述阻抗测量装置用电化学阻抗谱测量的不同频率下的阻抗测量数据；
步骤(c)：从作为对应于所述电极组件的电路模型的包括电感器、与所述电感器串联连接的第一电阻器、与所述第一电阻器串联连接的第二电阻器、与所述第二电阻器串联连接的TLM阻抗、与所述TLM阻抗并联连接的第二RC电路，以及与所述第二电阻器和所述TLM阻抗并联连接的第二电容器的电路模型来确定包括所述电感器的电感值、所述第一至第四电阻器的电阻值、所述第一和第二电容器的电容值以及所述第一RC电路的时间常数作为拟合参数并且包括频率作为输入参数的阻抗方程，其中，所述TLM阻抗包括第三电阻器和第三电容器并联连接的第一RC电路，并且在所述第二RC电路中，第四电阻器和第一电容器并联连接；
步骤(d)：确定包括所述第一至第三电阻器的电阻值和所述第一RC电路的时间常数的所述拟合参数，使得通过改变所述阻抗方程中的频率而计算出的不同频率下的阻抗计算数据与不同频率下的阻抗测量数据之间的差异最小化；
步骤(e)：使用所述电解质溶液的离子电导率、所述电极的面积以及所述电极的活性材料层的厚度和孔隙率来计算所述电解质溶液中离子体积电阻的电阻值的步骤；以及
步骤(f)：确定作为所述第三电阻器的电阻值与所述离子体积电阻的电阻值之比的有效弯曲度。
第二示例性实施方式涉及第一示例性实施方式所述的电极性能评价方法，其中，在步骤(c)中确定的阻抗方程由等式1表示：
[等式1]
Figure GDA0003363535760000031
(ZL＝i·2πfL，
Figure GDA0003363535760000032
Figure GDA0003363535760000033
)
其中，Z(f)是电极组件的阻抗，i是虚数单位，f是频率，L是所述电感器的电感值，R1是所述第一电阻器的电阻值，R2是所述第二电阻器的电阻值，R3是所述第三电阻器的电阻值，R4是所述第四电阻器的电阻值，C1是所述第一电容器的电容值，C2是所述第二电容器的电容值，a1是所述第一电容器的校准常数，a2是所述第二电容器的校准常数，τ是所述第一RC电路的时间常数，并且α是所述第三电容器的校准常数。
第三示例性实施方式涉及第一示例性实施方式或第二示例性实施方式所述的电极性能评价方法，其中，在步骤(e)中，使用等式2来计算所述离子体积电阻的电阻值：
[等式2]
Figure GDA0003363535760000034
其中，RLi_体积是所述离子体积电阻，k是所述电解质溶液的离子电导率，L’是所述电极的活性材料层的厚度，并且A是所述电极的面积与所述电极的活性材料层的孔隙率的乘积。
第四示例性实施方式涉及第一至第三示例性实施方式中任一个所述的电极性能评价方法，其还包括：
步骤(g1)：将所述有效弯曲度与预设参考值进行比较来产生所述电极的性能评价结果并通过显示器显示所述性能评价结果。
第五示例性实施方式涉及第一至第四示例性实施方式中任一个所述的电极性能评价方法，其还包括：
步骤(g2)：将所述第二电阻器的电阻值与预设参考值进行比较来产生所述电极的性能评价结果并通过显示器显示所述性能评价结果。
在本发明的另一方面，提供了以下示例性实施方式所述的电极性能评价系统。
第六示例性实施方式涉及一种电极性能评价系统，其包括：
阻抗获取单元，其被配置为获取用电化学阻抗谱对包括电极的电极组件测量在不同频率下的阻抗测量数据；
方程确定单元，其被配置为使用作为对应于所述电极组件的电路模型的包括电感器、与所述电感器串联连接的第一电阻器、与所述第一电阻器串联连接的第二电阻器、与所述第二电阻器串联连接的TLM阻抗、与所述TLM阻抗并联连接的第二RC电路，以及与所述第二电阻器和所述TLM阻抗并联连接的第二电容器的电路模型来确定包括所述电感器的电感值、所述第一至第四电阻器的电阻值、所述第一和第二电容器的电容值以及所述第一RC电路的时间常数作为拟合参数并且包括频率作为输入参数的阻抗方程，其中，所述TLM阻抗包括第三电阻器和第三电容器并联连接的第一RC电路，并且在所述第二RC电路中，第四电阻器和第一电容器并联连接；
第一计算单元，其被配置为确定包括所述第一至第三电阻器的电阻值和所述第一RC电路的时间常数的拟合参数，使得通过改变所述阻抗方程中的频率而计算出的不同频率下的阻抗计算数据与不同频率下的阻抗测量数据之间的差异最小化；
第二计算单元，其被配置为使用电解质溶液的离子电导率、所述电极的面积以及所述电极的活性材料层的厚度和孔隙率来计算所述电解质溶液中离子体积电阻的电阻值；以及
第三计算单元，其被配置为确定作为所述第三电阻器的电阻值与所述离子体积电阻的电阻值之比的有效弯曲度。
第七示例性实施方式涉及第六示例性实施方式所述的电极性能评价系统，其中，所述方程确定单元被配置为确定由等式1表示的所述阻抗方程：
[等式1]
Figure GDA0003363535760000041
(ZL＝i·2πfL，
Figure GDA0003363535760000051
Figure GDA0003363535760000052
)
其中，Z(f)是电极组件的阻抗，i是虚数单位，f是频率，L是所述电感器的电感值，R1是所述第一电阻器的电阻值，R2是所述第二电阻器的电阻值，R3是所述第三电阻器的电阻值，R4是所述第四电阻器的电阻值，C1是所述第一电容器的电容值，C2是所述第二电容器的电容值，a1是所述第一电容器的校准常数，a2是所述第二电容器的校准常数，τ是所述第一RC电路的时间常数，并且α是所述第三电容器的校准常数。
第八示例性实施方式涉及第六示例性实施方式或第七示例性实施方式所述的电极性能评价系统，其中，所述第二计算单元被配置为使用等式2来计算所述离子体积电阻的电阻值：
[等式2]
Figure GDA0003363535760000053
其中，RLi_体积是所述离子体积电阻，k是所述电解质溶液的离子电导率，L’是所述电极的活性材料层的厚度，并且A是所述电极的面积与所述电极的活性材料层的孔隙率的乘积。
第九示例性实施方式涉及第六至第八示例性实施方式中任一个所述的电极性能评价系统，其还包括：确定单元，其被配置为将所述有效弯曲度与预设参考值进行比较来产生所述电极的性能评价结果并通过显示器显示所述性能评价结果。
第十示例性实施方式涉及第六至第九示例性实施方式中任一个所述的电极性能评价系统，其还包括：确定单元，其被配置为将所述第二电阻器的电阻值与预设参考值进行比较来产生所述电极的性能评价结果并通过显示器显示所述性能评价结果。
有益效果
根据本发明，可以在进行第一次充电-放电之前通过使用电极组件的电路模型的阻抗拟合来定量计算电极中的锂离子从隔膜扩散到集电体期间的电阻，从而评价电极性能。
而且，根据本发明，可以通过阻抗拟合来定量计算活性材料层和集电体之间的界面电阻，从而评价电极的活性材料层和集电体之间的接触电阻性能。
根据上述电极性能评价方法，可以预先对电池的性能进行比较分析。由此，可以从生产过程中筛选出有缺陷的电极，从而降低电池生产的成本。
该电极性能评价方法不仅适用于单一正极或负极，而且适用于正/负极对。
附图说明
图1示出了本发明示例性实施方式的包括电极性能评价装置的电极性能评价系统的构造。
图2示出了本发明示例性实施方式的电极性能评价装置的构造。
图3示出了图2的电极性能评价系统的电极性能评价方法的流程图。
图4示出了特定示例性实施方式的电极组件的电路(等效电路)模型的电路图。
图5示出了对实施例1至3中制备的电极组件获得的不同频率下的阻抗测量数据作图的结果。
图6示出了对实施例4至6中制备的电极组件获得的不同频率下的阻抗测量数据作图的结果。
图7示出了对与实施例4至6中制备的电极组件相对应的电路模型中包含的第二电阻器的电阻值作图的结果。
具体实施方式
在下文中，参考附图详细描述本发明。应当理解，说明书和所附权利要求中使用的术语不应被解释为限于一般或词典含义，而是应基于允许发明人适当地定义术语以最佳解释的原则，基于与本公开的技术方面相对应的含义和概念来解释。
因此，本文提出的描述仅是用于说明目的的优选示例，并非旨在限制本发明的范围，因此应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以存在其他等同物和修改。
图1示出了本发明示例性实施方式的包括电极性能评价装置的电极性能评价系统的构造。
参考图1，电极性能评价系统包括电极组件10、阻抗测量装置20和电极性能评价装置100。
参考图1，电极组件10包括用于电化学装置的电极。电极组件10是电极性能评价系统要检查的对象，并且假设处于第一次充电-放电之前的状态。
更具体地，电极组件10包括第一电极11、第二电极12和隔膜13。第一电极11包括第一集电体11-2和形成在第一集电体11-2上的活性材料层11-1。第二电极12包括第二集电体12-1和形成在第二集电体12-1上的活性材料层12-2。在这种情况下，第一电极11和第二电极12可以具有相同或不同的极性。当第一电极11和第二电极12具有相同的极性时，涂覆在每个电极上的活性材料层相同。如果第一电极11和第二电极12具有不同的极性，则涂覆在每个电极上的活性材料层不同。任选地，参考电极(未示出)可以连接到隔膜13。
假设下面描述的电极组件10具有图1中所示的构造，并且假设第一电极11和第二电极12具有相同的极性。
阻抗测量装置20通过向电极组件10输入各种频率的交流电流信号来测量电极组件10的阻抗。例如，阻抗测量装置20在通过一对支架14在电极组件10的第一电极11和第二电极12之间连续施加对应于多个预设频率条件的交流电流信号时，通过支架14测量来自电极组件10的交流电压信号。然后，阻抗测量装置20可以基于在施加交流电流信号时测量的交流电压信号，通过电化学阻抗谱(EIS)测量电极组件10在不同频率下的阻抗。考虑到电池的充电-放电电流的大小，适当地设定交流电流信号的振幅(即，交流电流的大小)。例如，可将交流电流的大小控制在1μA至1A的范围内。
具体而言，阻抗测量装置20通过通信电缆连接到电极性能评价装置100。阻抗测量装置20通过通信电缆将对电极组件10测量的不同频率下的阻抗测量数据输出到电极性能评价装置100。通信电缆可以连接到电极性能评价装置100的输入/输出(I/O)接口。
从阻抗测量装置20输入到电极组件10的交流电流信号的频率可以通过使用者的设定而改变。具体而言，交流电流的频率可以在1mHz至1GHz的范围内变化数十至数百个点。
不同频率下的阻抗测量数据包括实部和虚部。由阻抗测量装置20输出的不同频率下的阻抗测量数据可以表示为如图5和图6所示的曲线型图。
在图5和图6中，作图点的x坐标对应于阻抗测量数据的实部，并且作图点的y坐标对应于阻抗测量数据的虚部。
图5和图6示出了三个阻抗测量数据的分布。对不同规格制造的电极组件测量阻抗测量数据的分布。由于活性材料层中包含的导电材料的含量或在涂覆活性材料层期间的工艺条件的差异，电极组件可具有不同的孔结构。
电极性能评价装置100从阻抗测量装置20获取对电极组件10测量的不同频率下的阻抗测量数据。电极性能评价装置100基于所获取的不同频率下的阻抗测量数据使用阻抗方程来计算有效弯曲度，从而评价电极性能。下面详细描述有效弯曲度的概念和计算过程。
电极性能评价装置100可以在第一次充电-放电之前评价包括电极的电极组件10的性能，从而筛选出有缺陷的电极。由此，可以从生产过程中筛选出有缺陷的电极，从而降低电池生产的成本。
在下文中，参考图2和图3更详细地描述电极性能评价系统和电极性能评价方法。
图2示出了本发明示例性实施方式的电极性能评价装置的构造。
参考图2，本发明示例性实施方式的电极性能评价装置100包括阻抗获取单元110、方程确定单元120、第一计算单元130、第二计算单元140和第三计算单元150。
阻抗获取单元110通过通信电缆从阻抗测量装置20获取在多个频率条件下测量的电极组件10的不同频率下的阻抗测量数据。
通过电化学阻抗谱(EIS)测量不同频率下的阻抗测量数据。由于EIS的阻抗测量在本领域中是公知的，因此省略详细描述。
阻抗获取单元110通过输入/输出(I/O)接口经通信电缆连接到外部阻抗测量装置20，并从阻抗测量装置20接收用于测量阻抗的交流电流信号的频率和在该频率下测量的电极组件10的阻抗测量数据。不同频率下的阻抗测量数据根据构成电极的活性材料层和集电体的类型、导电材料的含量等而变化。阻抗获取单元110将通过输入/输出接口从阻抗测量装置20获取的不同频率下的阻抗测量数据存储在存储器(未示出)中，并将其输出到第一计算单元130。
方程确定单元120使用为电极组件10预设的电路模型来确定阻抗方程。电路模型可以表示当将交流电流信号施加到电极组件10时能够近似模拟由设置在电极组件10的两侧上的一对支架14测量的交流电压信号的等效电路。
电路模型包括多个电路元件，以便在施加交流电流信号时输出交流电压信号。多个电路元件没有特别限制。具体而言，其包括选自由电阻器(R)、电感器(L)和电容器(C)组成的组中的一种或多种电路元件。
电路模型中包含的电路元件可以彼此串联或并联连接，以便当将交流电流信号施加到电极组件10时，将通过电连接到电极组件10的两端的阻抗测量装置20的两个支架14测量的交流电压信号或与其类似的交流电压信号输出。
具体而言，电路元件的串联或并联连接可以通过试错法来确定。并且，当电路模型包括多个电路元件时，电阻器、电感器或电容器可以包括多个。
图4示出了电极组件10的电路模型的示例性电路图。
参考图4，电极组件10的电路模型400包括第一电阻器401、与第一电阻器401串联连接的第二电阻器402、与第二电阻器402串联连接并包括第一RC电路的TLM阻抗403，以及与TLM阻抗403并联连接并与第二电阻器402串联连接的第二RC电路404。
TLM阻抗403是模拟传输线模型(TLM)的阻抗元件。传输线模型(TLM)是通过电路模拟假设具有圆柱形孔的电极中存在的锂离子的传输的模型。
TLM阻抗403包括第三电阻器403-1(模拟锂离子传输到孔中时的电阻)和电容器403-2(模拟孔表面上产生的双电层电容器的电容)。具体而言，第三电阻器403-1和电容器403-2彼此并联连接。作为另选，TLM阻抗403可以包括多个RC电路，并且多个RC电路可以彼此串联或并联连接。
在电极组件10的电路模型400中，第一电阻器401和第二电阻器402通过第一节点n1彼此串联连接。第二电阻器402的一端连接到第一节点n1，另一端连接到第二节点n2。TLM阻抗403的一端连接到第二节点n2，另一端连接到第三节点n3。第二RC电路404的一端连接到第二节点n2，另一端连接到第三节点n3。
在电极组件10的电路模型400中，第一电阻器401模拟电极组件10的欧姆电阻。第二电阻器402模拟电极的活性材料层和集电体之间的界面电阻。TLM阻抗403中包含的第三电阻器403-1模拟锂离子传输到孔中时的电阻，并且TLM阻抗403中包含的电容器403-2模拟孔表面上产生的双电层电容器的电容。第二RC电路404中包含的第四电阻器404-1和电容器404-2分别模拟在电极的活性材料层中锂离子与电子的氧化/还原反应期间作用于锂离子的电荷转移电阻以及与氧化/还原反应无关的活性材料层中产生的双电层电容器的电容。
同时，电极组件10的电路模型400还可以包括电容器405。电容器405的一端连接到第一节点n1，另一端连接到第三节点n3。电容器405模拟通过在活性材料层的表面上与电解质溶液反应而产生的双电层电容器的电容。
图4中示出了总共三个电容器。为了便于描述，在下文中，将电容器404-2称为第一电容器，将电容器405称为第二电容器，将电容器403-2称为第三电容器。
同时，为了提高电路模型400的精度，电路模型400还可以包括电感器406。电感器406可以与第一电阻器401串联连接。电感器406模拟当交流电流流过电极组件10时产生的感应电流。由于电感器406的电感值通常非常小，因此可以从电路模型400中省略电感器406。
再次参考图2，方程确定单元120确定电极组件10的电路模型400的阻抗方程。阻抗方程可以使用电极组件10的电路模型400中包含的电路元件的特性值从已知电路理论导出。
具体而言，图4所示的电路模型400的阻抗方程可以包括电感器406的电感值、第一至第四电阻器401、402、403-1、404-1的电阻值、第一和第二电容器404-2、405的电容值以及第一RC电路的时间常数、第一至第三电容器404-2、405、403-2的校准常数等作为拟合参数，并且可以包括频率作为输入参数；
具体而言，方程确定单元120可以确定由等式1表示的阻抗方程。
[等式1]
Figure GDA0003363535760000101
(ZL＝i·2πfL，
Figure GDA0003363535760000102
Figure GDA0003363535760000103
)
在等式1中，Z(f)是整个电路模型的阻抗值，i是虚数单位，f是频率，L是电感器406的电感值，R1是第一电阻器401的电阻值，R2是第二电阻器402的电阻值，R3是TLM阻抗403的第一RC电路中包含的第三电阻器403-1的电阻值，R4是第二RC电路404中包含的第四电阻器404-1的电阻值，C1是第二RC电路404中包含的第一电容器404-2的电容值，C2是第二电容器405的电容值，a1是第一电容器404-2的校准常数，a2是第二电容器405的校准常数，τ是第一RC电路的时间常数，α是第三电容器403-2的校准常数。
由于不可能实现电流不能流过的理想电容器，因此在阻抗方程中，将第一至第三电容器404-2、405、403-2的校准常数a1、a2、α用于校准阻抗方程。
第一计算单元130通过阻抗方程中包含的拟合参数(即，电路元件的特性值)的数值分析来进行拟合，使得通过改变阻抗方程(等式1)中作为输入参数的频率(以便对应于施加到电极组件的交流电流信号的频率条件)而计算出的不同频率下的阻抗计算数据与从阻抗测量装置20实际获取的不同频率下的阻抗测量数据之间的差异最小化。电路元件的特性值表示电极组件10的电路模型400中包含的各个电路元件的特性值。也就是说，第一计算单元130通过阻抗拟合来确定阻抗方程中包含的拟合参数，特别是电感器406的电感值，第一电阻器401、第二电阻器402、第三电阻器403-1和第四电阻器404-1的电阻值，第一RC电路的时间常数，第一和第二电容器404-2、405的电容值，第一至第三电容器404-2、405、403-2的校准常数等。
具体而言，本发明使用通过拟合确定的电阻值中的第二电阻器402的电阻值和第三电阻器403-1的电阻值来评价电极性能。
第二电阻器402的电阻值定量地模拟电极的活性材料层和集电体之间的界面接触电阻。第二电阻器402的电阻值可以根据电极组件10的活性材料层和电极的类型以及导电材料的含量而变化。例如，第二电阻器402的电阻值越小，接触电阻越小。在这种情况下，由于通过界面的有效电子传输，包括该电极的二次电池表现出低电阻、高输出和快速充电。因此，二次电池的性能得到改善。
第三电阻器403-1的电阻值定量地模拟电极中的锂离子在通过活性材料层的孔扩散到集电体期间作用于锂离子的扩散电阻的大小。因此，第三电阻器403-1的电阻值可以用作评价电极性能的因素。第三电阻器403-1的电阻值可以根据活性材料层的孔结构、活性材料层的种类、集电体的金属、导电材料或粘合剂的含量等而变化。
阻抗拟合可以通过本领域已知的数值分析技术来进行。也就是说，可以通过改变拟合参数来优化阻抗方程中包含的多个拟合参数，使得不同频率下的阻抗计算数据与不同频率下的阻抗测量数据之间的差异最小化。具体而言，阻抗拟合可以使用Bio-Logic的EC-Lab程序来进行。
在通过拟合确定阻抗方程中包含的电路元件的特性值之后，第一计算单元130可以将一些值、特别是TLM阻抗403中包含的第三电阻器403-1的电阻值输出到第三计算单元150。
第二计算单元140使用电解质溶液的离子电导率、电极的面积和活性材料层的厚度和孔隙率来计算电解质溶液中离子体积电阻的电阻值。
这里，离子体积电阻是指在假设锂离子通过活性材料层的孔至集电体的路径中仅存在电解质溶液时，锂离子通过电解质溶液传输时的电阻。例如，为了假设活性材料、导电材料、粘合剂等对锂离子不存在干扰，在电极的面积中仅考虑与孔隙率大小对应的面积，并使用活性材料层的厚度来定量地模拟离子体积电阻。也就是说，离子体积电阻是锂离子通过电解质溶液区域时的电阻，该电解质溶液区域是假设电极面积中与孔隙率大小对应的(部分)面积在活性材料层的厚度上仅由电解质溶液填充的区域。
在计算离子体积电阻的电阻值之后，第二计算单元140将表示离子体积电阻的电阻值的结果输出到第三计算单元150。例如，第二计算单元140可以使用等式2来计算离子体积电阻的电阻值。
[等式2]
Figure GDA0003363535760000121
在等式2中，RLi_体积是离子体积电阻，k是电解质溶液的离子电导率，L’是电极的活性材料层的厚度，A是电极的面积与电极的活性材料层的孔隙率的乘积。
第三计算单元150从第一计算单元130接收TLM阻抗403中包含的第三电阻器403-1的电阻值作为输入，并且从第二计算单元140接收离子体积电阻的电阻值作为输入。然后，第三计算单元150计算作为第三电阻器403-1的电阻值与离子体积电阻的电阻值(由等式2计算)之比的有效弯曲度。
有效弯曲度是量化在锂离子通过电极组件10传输期间锂离子路径相对于最短路径弯曲的程度以及锂离子路径的数量和宽度的间接量度。
也就是说，随着锂离子路径相对于最短路径弯曲较大，随着锂离子传输的路径的数量较少并且随着路径的宽度较窄，有效弯曲度增加。
第三计算单元150使用等式3来定量地计算有效弯曲度。
[等式3]
Figure GDA0003363535760000122
在等式3中，R3是第三电阻器的电阻值，RLi_体积是离子体积电阻的电阻值，Te是有效弯曲度。
在本发明中，将有效弯曲度用作电极性能的重要指标。也就是说，有效弯曲度越小，锂离子的传输越高效。这是因为，锂离子的传输路径为相对于最短路径弯曲较小，路径的数量较大或路径的宽度较宽。有效弯曲度越小，电极的电阻越小，电池输出越高，电池充电越快。因此，电池性能得到改善。
同时，本发明示例性实施方式的电极性能评价装置还可包括确定单元160。确定单元160通过将有效弯曲度与预设参考值进行比较来产生对电极组件10的电极的性能评价结果。为此，第三计算单元150将有效弯曲度输出到确定单元160。然后，在从第三计算单元150接收到电极组件10的有效弯曲度之后，确定单元160可以在将有效弯曲度与预设参考值进行比较之后通过外部显示器(未示出)输出关于电极缺陷的信息。也就是说，如果有效弯曲度大于参考值，则确定单元160可以确定电极性能有缺陷，并且如果有效弯曲度等于或小于参考值，则确定单元160可以确定电极性能优异。基于有效弯曲度的电极性能评价结果可以通过显示器以文本、数字、图像等的形式输出。
另外，确定单元160可以从第一计算单元130接收第二电阻器402的电阻值，然后通过将第二电阻器402的电阻值与预设参考值进行比较来产生电极的性能评价结果。第二电阻器402定量地模拟电极的活性材料层和集电体之间的界面接触电阻。因此，第二电阻器402的电阻值越大，活性材料层和集电体之间的界面电阻越大，因此活性材料层和集电体的接触电阻越大。因此，如果第二电阻器402的电阻值大于为第二电阻器402设置的参考值，则可以确定接触电阻特性有缺陷。相反，如果第二电阻器402的电阻值小于参考值，则可以确定接触电阻特性优异。另外，确定单元160可以将基于电极组件的第二电阻器402的电阻值的电极性能评价结果输出到外部显示器(未示出)。例如，基于第二电阻器402的电阻值的电极性能评价结果可以通过显示器以文本、数字、图像等的形式输出。
图3示出了图2的电极性能评价装置的电极性能评价方法的流程图。
参考图1至图3，在本发明示例性实施方式的电极性能评价方法中，将作为要评价其性能的对象的电极组件10安装在支架14之间然后浸入容纳电解质溶液的容器中(S110)。然后，在使用阻抗测量装置20在多个频率条件下向电极组件10施加交流电流信号的同时，通过支架14测量交流电压信号，产生不同频率下的阻抗测量数据，从而通过通信电缆输入到电极性能评价装置100的输入/输出接口(S110)。
随后，电极性能评价装置100的阻抗获取单元110通过输入/输出接口获取对安装在支架14之间的电极组件10测量的不同频率下的阻抗测量数据(S120)。并且，阻抗获取单元110将从阻抗测量装置20获取的不同频率下的阻抗测量数据存储在存储器中，并将不同频率下的阻抗测量数据输出到第一计算单元130。
接下来，方程确定单元120使用对应于电极组件10的预设电路模型来确定阻抗方程(S130)。以上参考图4描述了特定示例性实施方式的电路模型400。更具体地，方程确定单元120可以确定由等式1表示的阻抗方程。
接下来，第一计算单元130拟合阻抗方程中包含的拟合参数(即，电路元件的特性值)，使得从阻抗方程数学计算的不同频率下的阻抗计算数据与从阻抗获取单元110接收的不同频率下的阻抗测量数据之间的差异最小化(S140)。在该过程期间，确定由等式1表示的阻抗方程中包含的电路元件的特性值，即，电感器406的电感值，第一至第四电阻器401、402、403-1、404-1的电阻值，第一RC电路403的时间常数，第一和第二电容器404-2、405的电容值，第一至第三电容器404-2、405、403-2的校准常数等。第一计算单元130将TLM阻抗403中包含的第三电阻器403-1的电阻值输出到第三计算单元150。
接下来，第二计算单元140使用电解质溶液的离子电导率、电极的面积以及活性材料层的厚度和孔隙率，由等式2计算电解质溶液中离子体积电阻的电阻值(S150)。另外，第二计算单元140将离子体积电阻的电阻值输出到第三计算单元150。
接下来，第三计算单元150根据等式3计算从第一计算单元130接收的第三电阻器的电阻值与从第二计算单元140接收的离子体积电阻的电阻值之比，从而计算有效弯曲度(S160)。
同时，本发明示例性实施方式的电极性能评价方法还可以包括，在步骤(S160)之后，使用有效弯曲度和第二电阻器402的电阻值来评价电极性能的步骤。
也就是说，确定单元160可以通过从第三计算单元150接收有效弯曲度并将有效弯曲度与预设参考值进行比较来产生对电极组件10的电极的性能评价结果。另外，确定单元160可以通过外部显示器(未示出)输出所产生的性能评价结果。例如，如果有效弯曲度大于参考值，则可以以文本、数字、图像等的形式显示表示锂离子通过电极的活性材料层的扩散性能有缺陷的信息。相反，如果有效弯曲度等于或小于参考值，则可以以文本、数字、图像等的形式显示表示锂离子通过电极的活性材料层的扩散性能优异的信息。
另外，确定单元160可以通过从第一计算单元130接收第二电阻器402的电阻值并将第二电阻器402的电阻值与预设参考值进行比较来产生电极的性能评价结果。另外，确定单元160可以通过外部显示器输出所产生的性能评价结果。例如，如果第二电阻器402的电阻值大于参考值，则可以以文本、数字、图像等的形式显示表示活性材料层和集电体的接触电阻特性有缺陷的信息。相反，如果第二电阻器402的电阻值等于或小于参考值，则可以以文本、数字、图像等的形式显示表示活性材料层和集电体的接触电阻特性优异的信息。
本发明适用于包括具有导电性和孔隙度的电极的任何电化学装置。例如，本发明可以应用于二次电池、超级电容器、蓄电池、燃料电池等。
在本发明的具体示例性实施方式中，二次电池可以是锂离子二次电池、锂聚合物二次电池、锂金属二次电池或锂离子聚合物二次电池。
在本发明中，电极是指正极或负极，并且可根据本领域已知的方法将电极活性材料粘附到电极集电体上来制备。
正极活性材料的非限制性实例包括可用于现有电化学装置的正极中的普通正极活性材料。具体而言，可以使用锂锰氧化物、锂钴氧化物、锂镍氧化物、锂铁氧化物或作为其组合的锂复合氧化物。负极活性材料的非限制性实例包括可用于现有电化学装置的负极中的普通负极活性材料。具体而言，可以使用锂金属、锂合金或锂插层材料，例如碳、石油焦、活性炭、石墨或其他碳类材料等。正极集电体的非限制性实例包括由铝、镍或其组合制备的箔，并且负极集电体的非限制性实例包括由铜、金、镍、铜合金或其组合制备的箔。
隔膜13可以是使负极与正极电绝缘的任何绝缘膜而没有限制。在本发明的示例性实施方式中，隔膜13设置在正极和负极之间，并且使用具有高离子渗透性和机械强度的绝缘薄膜。通常，隔膜13的孔径为0.01至10μm，厚度为5至300μm。作为隔膜13，例如，使用由具有耐化学性和疏水性的烯烃基聚合物(例如，聚乙烯、聚丙烯等)、玻璃纤维等制备的片材、无纺布等。根据情况，为了提高隔膜13的热稳定性，可以在隔膜13的最外表面上进一步形成包括无机颗粒的无机涂层。隔膜13可以是固体电解质。
可以在本发明的电化学装置中使用的电解质溶液可以是A+B-形式的盐，其中，A+是碱金属阳离子(例如，Li+、Na+、K+或其组合)，并且B-是阴离子(例如，PF6 -、BF4 -、Cl-、Br-、I-、ClO4 -、AsF6 -、CH3CO2 -、CF3SO3 -、N(CF3SO2)2 -、C(CF2SO2)3 -或其组合)，该盐溶解或解离于选自碳酸亚丙酯(PC)、碳酸亚乙酯(EC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二丙酯(DPC)、二甲基亚砜、乙腈、二甲氧基乙烷、二乙氧基乙烷、四氢呋喃、N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、碳酸乙甲酯(EMC)、γ-丁内酯或其混合物的有机溶剂中，但不限于此。
本发明的阻抗测量装置20的支架14可以由在电解质溶液中不受腐蚀的任何材料制成而没有限制。并且，作为本发明的阻抗测量装置20的参考电极，可以使用能够保持恒定电压的任何电极。
实施例
在下文中，通过实施例对使用本发明的电极性能评价系统和电极性能评价方法来评价电极组件10的电极性能的技术进行了详细描述。然而，这些实施例仅仅是本公开的示例性实施方式，并且本公开的范围不受其限制。
实施例1
在实施例1中，将负极活性材料(石墨)、导电材料(炭黑)和粘合剂(SBR)以95.5:1:3.5的重量比混合于去离子水中来制备负极浆料，并且将该负极浆料涂覆在作为负极集电体的20μm厚的铜箔上以具有4.0mAh/cm2的容量，然后将其干燥并压缩来制备负极。将该负极浆料在40℃下干燥12小时。将隔膜(多孔聚乙烯，厚度：20μm)插入两片负极之间并安装在一对支架之间。然后，将安装在支架之间的电极组件浸入盛放电解质溶液的容器中。
在碳酸亚乙酯(EC)和碳酸乙甲酯(EMC)为70:30(体积比)的有机溶剂中添加LiPF6至浓度为1M，从而制备电解质溶液。
然后，使用本发明的电极性能评价系统和电极性能评价方法来评价电极组件的性能。
将通过阻抗测量装置施加到电极组件的交流电流信号的频率在500kHz至0.1Hz的范围内改变100个以上点。将交流电压的大小(振幅)控制为100mV并且将盛放电解质溶液的容器的温度保持在25℃。
涂覆在集电体上的活性材料层的孔隙率为30％。电极的面积为1.5cm2，并且测得的电解质溶液中的锂离子电导率为9mS/cm。使用包括负极活性材料(石墨)、导电材料(炭黑)和粘合剂(SBR)的活性材料层的密度(d计算)和由实际涂覆的活性材料层的重量和厚度确定的密度(d电极)由等式4来计算活性材料层的孔隙率。使用电导率仪来测量电解质溶液中的锂离子电导率。
[等式4]
Figure GDA0003363535760000171
实施例2
以与实施例1中相同的方式制备电极组件后，评价电极组件的性能，不同之处在于，将负极浆料在80℃下干燥12小时。
涂覆在集电体上的活性材料层的孔隙率为30％。电极的面积为1.5cm2，并且测得的电解质溶液中的锂离子电导率为9mS/cm。使用包括负极活性材料(石墨)、导电材料(炭黑)和粘合剂(SBR)的活性材料层的密度(d计算)和由实际涂覆的活性材料层的重量和厚度确定的密度(d电极)由等式4来计算活性材料层的孔隙率。使用电导率仪来测量电解质溶液中的锂离子电导率。
实施例3
以与实施例1中相同的方式制备电极组件后，评价电极组件的性能，不同之处在于，将负极浆料在120℃下干燥12小时。
涂覆在集电体上的活性材料层的孔隙率为30％。电极的面积为1.5cm2，并且测得的电解质溶液中的锂离子电导率为9mS/cm。使用包括负极活性材料(石墨)、导电材料(炭黑)和粘合剂(SBR)的活性材料层的密度(d计算)和由实际涂覆的活性材料层的重量和厚度确定的密度(d电极)由等式4来计算活性材料层的孔隙率。使用电导率仪来测量电解质溶液中的锂离子电导率。
图5示出了将对实施例1至3中制备的电极组件获得的不同频率下的阻抗测量数据作图的结果。
尽管电极的面积、厚度和活性材料层相同，但由于在制备负极期间不同地控制浆料涂覆过程(活性材料层干燥温度)，因此实施例1至3的电极组件在活性材料层中具有不同的粘合剂拓扑，即由粘合剂结合的活性材料之间的空间结构。由于实施例1至3的电极组件具有不同的粘合剂拓扑，因此它们显示出不同的第三电阻器的电阻值(实施例1至3的电极组件的拟合参数)以及由此计算出的有效弯曲度，如表1所示。因此，可以看出，有效弯曲度可以是用于评价电极性能的有效参数。
也就是说，通过评价使用有效弯曲度不同的电极来制造的电池的性能并且凭经验/实验阐明有效弯曲度与性能之间的关系，可以根据该结果设定有效弯曲度的参考值。然后，可将有效弯曲度小于参考值的电极评价为锂离子传输性能优异的电极。相反，可将有效弯曲度大于参考值的电极评价为锂离子传输性能有缺陷的电极。
作为测量实施例1至3的有效弯曲度的结果，实施例1的电极显示出良好的锂离子传输性能。如果将有效弯曲度的参考值设定为7.5，则可将实施例1的电极评价为优异，并且可将实施例2和3的电极评价为有缺陷。
[表1]
实施例1 实施例2 实施例3
第三电阻器的电阻 1.82 1.92 2.07
离子体积电阻 0.25 0.25 0.25
有效弯曲度 7.28 7.68 8.28
实施例4
将正极活性材料(LiNiCoMnO2)、导电材料(炭黑)和粘合剂(PVDF)以96.7:2:1.3的重量比混合于N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)中来制备正极浆料，并且将该正极浆料涂覆在作为正极集电体的20μm厚的铝箔上以具有2.5mAh/cm2的容量，然后将其干燥并压缩来制备正极。将隔膜(多孔聚乙烯，厚度：20μm)插入两片正极之间并安装在一对支架之间。然后，将安装在支架之间的电极组件浸入盛放电解质溶液的容器中。
在碳酸亚乙酯(EC)和碳酸乙甲酯(EMC)为70:30(体积比)的有机溶剂中添加LiPF6至浓度为1M，从而制备电解质溶液。
然后，使用本发明的电极性能评价系统和电极性能评价方法来评价电极组件的性能。
将通过阻抗测量装置施加到电极组件的交流电流信号的频率在500kHz至0.1Hz的范围内改变100个以上点。将交流电压的大小(振幅)控制为100mV并且将盛放电解质溶液的容器的温度保持在25℃。
实施例5
以与实施例4中相同的方式制备电极组件后，评价电极组件的性能，不同之处在于，将构成正极浆料的正极活性材料、导电材料和粘合剂的组成变为95:3:2(重量比)。
实施例6
以与实施例4中相同的方式制备电极组件后，评价电极组件的性能，不同之处在于，将构成正极浆料的正极活性材料、导电材料和粘合剂的组成变为93.3:4:2.7(重量比)。
图6示出了对实施例4至6中制备的电极组件获得的不同频率下的阻抗测量数据作图的结果。并且，图7示出了将与实施例4至6中制备的电极组件相对应的电路模型中包含的第二电阻器的电阻值作图的结果。
尽管电极的面积、厚度和活性材料层相同，但实施例4至6的电极组件在正极浆料中具有不同的正极活性材料、导电材料和粘合剂的组成。结果，当应用本发明的阻抗拟合方法时，第三电阻器和第二电阻器的电阻值的拟合不同，如表2所示。
因此，通过评价使用具有第二电阻器和第三电阻器的不同电阻值的电极来制造的电池的性能并且凭经验/实验阐明第二电阻器和第三电阻器的电阻值与电极性能之间的关系，可以根据该结果设定第二电阻器和第三电阻器的电阻值的参考值。然后，可以通过将根据本发明拟合的第二电阻器和第三电阻器的电阻值与参考值进行比较来评价电极性能。
[表2]
实施例4 实施例5 实施例6
导电材料含量 2重量％ 3重量％ 4重量％
第三电阻器的电阻 4.00 6.17 7.44
第二电阻器的电阻 1.17 0.88 0.74
对于实施例4，由于第三电阻器的电阻值最低，因此活性材料层中的锂离子传输性能良好，但由于第二电阻的电阻值最高，因此与其他实施例相比，将其评价为活性材料层和集电体之间的接触电阻特性较低。如果将第二电阻器的参考值设定为1.00，则可将实施例5和实施例6的电极评价为活性材料层和集电体之间的接触电阻特性优异。
在上述示例性实施方式中，电极性能评价装置100中包含的阻抗获取单元110、第一计算单元130、第二计算单元140、第三计算单元150和确定单元160可以由计算机程序写入，可以记录在计算机可读介质中，并且可以由微处理器执行。用于实施本发明的功能程序、代码和代码段可以由本发明所属领域的程序员容易地推导出。计算机可读介质包括存储可由计算机系统读取的数据的任何类型的记录介质。计算机可读介质的示例包括ROM、RAM、CD-ROM、磁带、软盘、光数据存储等。
可将电极性能评价装置100实施为商业化的计算机装置。包括阻抗获取单元110、第一计算单元130、第二计算单元140、第三计算单元150和确定单元160的计算机程序可以可执行地存储在计算机装置的记录介质(例如，硬盘)中，并且可以根据操作员的请求执行。计算机装置可以通过输入/输出(I/O)接口经由通信电缆连接到阻抗测量装置20，以便从阻抗测量装置20接收不同频率下的阻抗测量数据。
在本发明的各种示例性实施方式的描述中，应该理解，被称为“单元”的元件在功能上有区别而非在物理上有区别。因此，每个元件可选择性地与其他元件集成，或者每个元件可以被分成子元件以用于有效实施控制逻辑。然而，对于本领域技术人员显而易见的是，如果可以认可集成或分开的元件的功能同一性，则集成或分开的元件落入本发明的范围内。
已详细描述了本发明。然而，应当理解，由于根据该详细描述，本发明范围内的各种变化和修改对于本领域技术人员而言将变得显而易见，因此在示出本发明的优选实施方式的同时，仅以说明的方式给出详细描述和具体实施例。
<附图标记说明>
1：电解质溶液
10：电极组件
11：第一电极
11-1：第一活性材料层
11-2：第一集电体
12：第二电极
12-1：第二集电体
12-2：第二活性材料层
13：隔膜
14：支架
20：阻抗测量装置
100：电极性能评价装置
110：阻抗获取单元
120：方程确定单元
130：第一计算单元
140：第二计算单元
150：第三计算单元
160：确定单元
400：电路模型
401：第一电阻器
402：第二电阻器
403：TLM阻抗
403-1：第三电阻器
403-2：第三电容器
404：RC电路
404-1：第四电阻器
404-2：第一电容器
405：第二电容器
406：电感器

Claims (10)

1.一种电极性能评价方法，其包括：
(a)将包括在集电体上涂覆有活性材料层的电极的电极组件安装在阻抗测量装置的支架之间，将所述电极组件浸入电解质溶液中，并在多个频率条件下将交流电流信号施加到所述电极组件；
(b)在由所述阻抗测量装置将所述交流电流信号施加到所述电极组件时，获取通过所述阻抗测量装置用电化学阻抗谱测量的不同频率下的阻抗测量数据；
(c)从作为对应于所述电极组件的电路模型的包括电感器、与所述电感器串联连接的第一电阻器、与所述第一电阻器串联连接的第二电阻器、与所述第二电阻器串联连接的TLM阻抗、与所述TLM阻抗并联连接的第二RC电路，以及与所述第二电阻器和所述TLM阻抗并联连接的第二电容器的电路模型来确定包括所述电感器的电感值、所述第一至第四电阻器的电阻值、所述第一和第二电容器的电容值以及所述第一RC电路的时间常数作为拟合参数并且包括频率作为输入参数的阻抗方程，其中，所述TLM阻抗包括第三电阻器和第三电容器并联连接的第一RC电路，并且在所述第二RC电路中，第四电阻器和第一电容器并联连接；
(d)确定包括所述第一至第三电阻器的电阻值和所述第一RC电路的时间常数的所述拟合参数，使得通过改变所述阻抗方程中的频率而计算出的不同频率下的阻抗计算数据与不同频率下的阻抗测量数据之间的差异最小化；
(e)使用所述电解质溶液的离子电导率、所述电极的面积以及所述电极的活性材料层的厚度和孔隙率来计算所述电解质溶液中离子体积电阻的电阻值；以及
(f)确定作为所述第三电阻器的电阻值与所述离子体积电阻的电阻值之比的有效弯曲度。
2.根据权利要求1所述的电极性能评价方法，其中，在(c)中确定的阻抗方程由等式1表示：
[等式1]
Figure FDA0003363535750000011
其中，ZL＝i·2πfL，
Figure FDA0003363535750000021
Figure FDA0003363535750000022
其中，Z(f)是电极组件的阻抗，i是虚数单位，f是频率，L是所述电感器的电感值，R1是所述第一电阻器的电阻值，R2是所述第二电阻器的电阻值，R3是所述第三电阻器的电阻值，R4是所述第四电阻器的电阻值，C1是所述第一电容器的电容值，C2是所述第二电容器的电容值，a1是所述第一电容器的校准常数，a2是所述第二电容器的校准常数，τ是所述第一RC电路的时间常数，并且α是所述第三电容器的校准常数。
3.根据权利要求1所述的电极性能评价方法，其中，在(e)中，使用等式2来计算所述离子体积电阻的电阻值：
[等式2]
Figure FDA0003363535750000023
其中，RLi_体积是所述离子体积电阻，k是所述电解质溶液的离子电导率，L’是所述电极的活性材料层的厚度，并且A是所述电极的面积与所述电极的活性材料层的孔隙率的乘积。
4.根据权利要求1所述的电极性能评价方法，其还包括：
(g1)将所述有效弯曲度与预设参考值进行比较来产生所述电极的性能评价结果并通过显示器显示所述性能评价结果。
5.根据权利要求1所述的电极性能评价方法，其还包括：
(g2)将所述第二电阻器的电阻值与预设参考值进行比较来产生所述电极的性能评价结果并通过显示器显示所述性能评价结果。
6.一种电极性能评价系统，其包括：
阻抗获取单元，其被配置为获取用电化学阻抗谱对包括电极的电极组件测量的不同频率下的阻抗测量数据；
方程确定单元，其被配置为使用作为对应于所述电极组件的电路模型的包括电感器、与所述电感器串联连接的第一电阻器、与所述第一电阻器串联连接的第二电阻器、与所述第二电阻器串联连接的TLM阻抗、与所述TLM阻抗并联连接的第二RC电路，以及与所述第二电阻器和所述TLM阻抗并联连接的第二电容器的电路模型来确定包括所述电感器的电感值、所述第一至第四电阻器的电阻值、所述第一和第二电容器的电容值以及所述第一RC电路的时间常数作为拟合参数并且包括频率作为输入参数的阻抗方程，其中，所述TLM阻抗包括第三电阻器和第三电容器并联连接的第一RC电路，并且在所述第二RC电路中，第四电阻器和第一电容器并联连接；
第一计算单元，其被配置为确定包括所述第一至第三电阻器的电阻值和所述第一RC电路的时间常数的拟合参数，使得通过改变所述阻抗方程中的频率而计算出的不同频率下的阻抗计算数据与不同频率下的阻抗测量数据之间的差异最小化；
第二计算单元，其被配置为使用电解质溶液的离子电导率、所述电极的面积以及所述电极的活性材料层的厚度和孔隙率来计算所述电解质溶液中离子体积电阻的电阻值；以及
第三计算单元，其被配置为确定作为所述第三电阻器的电阻值与所述离子体积电阻的电阻值之比的有效弯曲度。
7.根据权利要求6所述的电极性能评价系统，其中，所述方程确定单元被配置为确定由等式1表示的所述阻抗方程：
[等式1]
Figure FDA0003363535750000031
其中，ZL＝i·2πfL，
Figure FDA0003363535750000032
Figure FDA0003363535750000033
其中，Z(f)是电极组件的阻抗，i是虚数单位，f是频率，L是所述电感器的电感值，R1是所述第一电阻器的电阻值，R2是所述第二电阻器的电阻值，R3是所述第三电阻器的电阻值，R4是所述第四电阻器的电阻值，C1是所述第一电容器的电容值，C2是所述第二电容器的电容值，a1是所述第一电容器的校准常数，a2是所述第二电容器的校准常数，τ是所述第一RC电路的时间常数，并且α是所述第三电容器的校准常数。
8.根据权利要求6所述的电极性能评价系统，其中，所述第二计算单元被配置为使用等式2来计算所述离子体积电阻的电阻值：
[等式2]
Figure FDA0003363535750000041
其中，RLi_体积是所述离子体积电阻，k是所述电解质溶液的离子电导率，L’是所述电极的活性材料层的厚度，并且A是所述电极的面积与所述电极的活性材料层的孔隙率的乘积。
9.根据权利要求6所述的电极性能评价系统，其还包括：确定单元，其被配置为将所述有效弯曲度与预设参考值进行比较来产生所述电极的性能评价结果并通过显示器显示所述性能评价结果。
10.根据权利要求6所述的电极性能评价系统，其还包括：确定单元，其被配置为将所述第二电阻器的电阻值与预设参考值进行比较来产生所述电极的性能评价结果并通过显示器显示所述性能评价结果。
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