Célula de ensayo de conductividad dual: controlada por compresión, con monitorización de la temperatura

La célula de ensayo de conductividad dual es una solución versátil y diseñada con precisión para el análisis exhaustivo de la conductividad en materiales electroquímicos. Basándose en la fiabilidad contrastada de la célula de ensayo de baterías estándar, este sistema incluye dos cartuchos intercambiables que ofrecen capacidades de medición duales en una única plataforma:
a) un cartucho de conductividad en el plano, diseñado para medir con precisión la conductividad lateral a lo largo de la muestra, ideal para caracterizar películas delgadas, membranas y materiales en capas. Ideal para materiales en los que predomina la conducción lateral (superficial).
b) un cartucho de conductividad a través del plano, optimizado para evaluar la conductividad vertical, lo que permite obtener información sobre el transporte de iones a lo largo del espesor del material, algo fundamental en el funcionamiento real de los dispositivos (como en baterías o pilas de combustible).

Este diseño modular permite a los investigadores cambiar fácilmente entre los modos de medición sin cambiar la célula base, lo que garantiza condiciones uniformes y resultados reproducibles.

La célula de ensayo de conductividad dual puede medir tanto la conductividad electrónica como la iónica, pero lo que realmente detecta depende de cómo se configure la medición y de las propiedades del material. En materiales conductores electrónicos (por ejemplo, grafito, grafeno, polímeros conductores, electrodos metálicos), mide el movimiento de los electrones a través del material. En materiales conductores iónicos (por ejemplo, electrolitos poliméricos, membranas de intercambio iónico) en un entorno hidratado o iónicamente conductor, mide el movimiento de iones (cationes o aniones) a través del material. En ese caso, a menudo es necesario acondicionar la muestra con un electrolito líquido o humidificar una membrana para permitir el movimiento de los iones. Tenga en cuenta que la célula no distingue de forma inherente entre conductividad iónica y electrónica, sino que mide la conductividad total. Para separar la conductividad iónica de la electrónica, se necesitan técnicas adicionales, como a) electrodos de bloqueo (por ejemplo, electrodos metálicos no reactivos para bloquear el flujo de iones), o b) espectroscopia de impedancia con un circuito equivalente adecuado.

Los elementos de la célula están fabricados con materiales inertes respecto a la muestra (acero inoxidable y PEEK, juntas tóricas de FFKM). Las clavijas chapadas en oro garantizan un buen contacto eléctrico. La estructura es estanca a los gases y se puede montar sin esfuerzo en la caja de guantes, lo que reduce al mínimo los posibles errores humanos.

Aplicación
: La célula de ensayo de doble conductividad es perfecta para laboratorios especializados en materiales de baterías, membranas, electrodos y otros sistemas electroquímicos, ya que ofrece tanto flexibilidad como un rendimiento de alta precisión. El material que se va a medir debe ser lo suficientemente estable mecánicamente como para encajar en los cartuchos y establecer un buen contacto con los electrodos (los líquidos o los geles muy blandos no suelen ser adecuados, a menos que estén confinados en una matriz sólida). Con esta configuración, se pueden medir materiales electroquímicos sólidos o semisólidos en los que sean relevantes tanto la conductividad en el plano como la transversal al plano. Concretamente:
a) membranas

• membranas de intercambio iónico (p. ej., PEM, AEM),
• electrolitos poliméricos,
• películas separadoras en baterías,

b) electrodos y películas

• electrodos de baterías (compuestos de cátodo o ánodo),
• recubrimientos conductores finos,
• grafeno, películas de nanotubos de carbono o capas de polímeros conductores,

c) materiales en capas o compuestos

• conjuntos multicapa de polímeros y electrodos
• materiales laminados para baterías
• interfaces electrodo-membrana

d) gránulos de polvo o materiales prensados

• polvos comprimidos de conductores iónicos o electrónicos
• pellets de electrolitos cerámicos o de estado sólido

El gráfico siguiente muestra la relación entre la presión aplicada a la muestra y la distancia recorrida desde el punto de contacto.

Para calcular el punto de contacto, reste el espesor de la muestra de 4 mm. Por ejemplo, para una muestra de 0,9 mm, el punto de contacto (es decir, la lectura en el tornillo micrométrico) será de 4 mm – 0,9 mm = 3,1 mm. Por lo tanto, debe ajustar el tornillo del micrómetro a 3,1 mm y medir la relación distancia/presión a partir de este punto.

El procedimiento para realizar las mediciones con una configuración similar y el método para calcular la conductividad en el plano se incluyen en este protocolo de medición.

Especificaciones
: espesor máximo de la muestra: 2,5 mm
; rigidez del resorte: 10,86 N/mm
; carga máxima del resorte: 90 N
; temperatura de funcionamiento: -40 °C – 80 °C (por defecto)

Cartucho
de conductividad en el plano: diámetro máximo de la muestra: 22 mm
; diámetro recomendado de la muestra: 20 mm
; diámetro mínimo de la muestra: 15 mm
; conjunto de electrodos: 4 electrodos de alambre
; separación entre electrodos: 2,5 mm
; longitud de los electrodos: 10 mm; diámetro de cada
alambre de electrodo: 0,6
; material de los electrodos: platino

Cartucho
de conductividad transversal: diámetro máximo de la muestra: 22 mm
; diámetro recomendado de la muestra: 20 mm
; diámetro mínimo de la muestra: 18 mm
; conjunto de electrodos: 2 electrodos de placa
redonda; material de los electrodos: platino
; tamaño de los electrodos: 18 mm de diámetro;
grosor de los electrodos: 0,5 mm

Datos
Intrastat: Código SA: 90309000
; País de origen: Suecia
; Peso neto: 400 g

El producto incluye (dependiendo de la opción seleccionada)
: 1 base de célula de prueba de batería de ese producto (sin cartucho incluido)
; 1 juego de adaptadores de cable de 1 mm a conector banana de 4 mm

cartucho
de conductividad en el plano: 1 cuerpo de cartucho con 4 electrodos de alambre de platino instalados
; 1 émbolo
de PEEK; 1 detector de temperatura por resistencia Pt100 (lector no incluido)

cartucho
de conductividad a través del plano: 1 x cuerpo
del cartucho; 1 x émbolo del electrodo superior, acero inoxidable 316L
; 1 x émbolo del electrodo inferior, acero inoxidable 316L
; 2 x electrodos de platino, 18 mm de diámetro, 0,5 mm de espesor
1 anillo de bloqueo de la muestra, de PEEK
1 detector de temperatura de resistencia Pt100 (lector no incluido)
1 herramienta para extraer el émbolo del electrodo

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