技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明一般地涉及用于測量并且電氣地且機械地表征測試器件的測試儀器和相關(guān)設(shè)備，所述測試器件比如制動器、電池、電容器、超級電容器(supercapacitors)、超電容器(ultracapacitors)、混合電容器、準電容器、生物樣本、電介質(zhì)、凝膠、液體、固體等。

背景技術(shù)：

高能量密度儲存器件的發(fā)展可以是費力且耗時的過程。典型的能量儲存器件可以包括第一聚合物電極、與第一電極電化學通信的第二電極、這兩個電極之間的分離器材料、以及與兩個電極接觸的可以解離成陰離子和陽離子的電解質(zhì)或其他流動相。存在可以用于這些元件中的每個元件的許多不同的化學材料。所以，可能需要被測試的組合的可能的數(shù)量可以是巨大的。為了對這些組合進行測試，必須本質(zhì)上為每個材料組合構(gòu)建代表性器件，然后遍歷期望測試集運行該器件以表征該材料組合。因而，找到最佳材料組合可以涉及構(gòu)造代表許多不同的材料和電解質(zhì)的組合的成千上萬個器件并且對這些器件進行電測試。

令人滿意地測量器件的電特性所需的測試方案可能也是相當大的。例如，測試可以包括測量電容、電阻、能量輸入對能量輸出、庫侖效率、能量密度、功率密度、比能、比功率、IR壓降、IR增益、電流密度等。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

這里所描述的實施例特別是當相互組合使用時提供快速的、高效的、一致的且可靠的對測試器件進行測試的方式。

總的來說，在一個方面，本發(fā)明的特征在于一種袋，該袋包括：由柔性材料制成的第一翼部，第一翼部具有圍繞第一中心區(qū)域的第一周界區(qū)域；第二翼部，其由所述柔性材料制成；鉸鏈，其沿著公共邊界連接第一翼部和第二翼部；粘合材料，其被涂覆到第一翼部上的周界區(qū)域；第一導電電極，其形成在第一翼部上、周界區(qū)域的中心區(qū)域內(nèi)；第二導電電極，其形成在第二翼部上、與第一翼部上的第一接觸區(qū)域相對并且對齊的區(qū)域中；接觸焊盤(contact pads)陣列，其形成在第一翼部和第二翼部中的至少一個上；第一傳導跡線，其將接觸焊盤陣列之中的第一組一個或多個接觸焊盤電連接到第一電極；以及第二傳導跡線，其將接觸焊盤陣列之中的第二組一個或多個接觸焊盤電連接到第二電極。

優(yōu)選實施例包括以下特征或方面中的一個或多個。鉸鏈由其中形成有一行穿孔的柔性材料制成。第二翼部具有圍繞第二中心區(qū)域的第二周界區(qū)域，并且進一步包括涂覆到第二翼部上的第二周界區(qū)域的粘合材料。袋進一步包括將接觸焊盤陣列中的接觸焊盤中的一個連接到第一電極的第三傳導跡線，第三傳導跡線與第一傳導跡線是分離的。袋還包括將接觸焊盤陣列中的接觸焊盤中的一個連接到第二電極的第四傳導跡線，第四傳導跡線與第二傳導跡線是分離的。第一周界區(qū)域與中心區(qū)域分離以形成圍繞第一中心區(qū)域的第一中間區(qū)域，并且袋還包括：第一預(yù)接線接觸焊盤，其設(shè)于第一中間區(qū)域中；以及傳導跡線，其將接觸焊盤陣列的接觸焊盤中的一個電連接到第一預(yù)接線接觸焊盤。

存在可以被構(gòu)造并且可以用本文中所描述的袋測試的多種多樣的樣本單元類型，包括例如制動器、電池、電容器、超級電容器、超電容器、準電容器、混合電容器、生物樣本、電介質(zhì)、凝膠、液體、固態(tài)等。另外，袋的使用不嚴格限于對有源元件(例如電池或電容器)進行測試；還可以使用袋來對無源元件(例如電阻膜)進行測試。實際上，可以使用它來對其電壓/電流可以在壓力載荷下被測量的任何器件進行精確測試。此外，袋還可以用于精確地監(jiān)視隨壓力、溫度、時間、電壓、電流變化的蠕變或膨脹，并且估計樣本的隨壓力、溫度、時間、電壓、電流變化的剛度。

本文中所描述的袋的其他優(yōu)點是，可以在完全環(huán)境密封的袋中構(gòu)造樣本，使得可以進行無污染的電化學測試；可以在無氧環(huán)境(例如手套箱)中構(gòu)造環(huán)境敏感的樣本，然后移除這些樣本以用于在手套箱外部進行測試；袋的低制造成本使得可以創(chuàng)建單個的“一次性”樣本和/或長期存放以供用于歸檔的目的、未來進行測試等；并且可以為了歸檔或歸類的目的對樣本進行標記和存放。

附圖說明

圖1示出測試儀器的左側(cè)。

圖2從右側(cè)示出了圖1的測試儀器的部分截面。

圖3A和3B示出圖1的測試儀器的正面，其中一個在部分截面中更清楚地揭示相關(guān)的內(nèi)部特征。

圖4示出作為圖1所示的測試儀器的一部分的平臺。

圖5示出可替代的探頭設(shè)計。

圖6示出處于其完全打開的位置上的袋。

圖7示出處于關(guān)閉構(gòu)造的圖6的袋。

圖8是包括上述測試儀器的測試系統(tǒng)的框圖。

具體實施方式

本文中所描述的測試系統(tǒng)包括測試儀器100(在圖1中示出)以及特殊設(shè)計的樣本夾持器或袋500(在圖6中示出)，樣本夾持器或袋500剛好放入測試儀器100中，并且夾持其電性質(zhì)將被測試的不同的電化學材料。

測試儀器

參照圖1，測試儀器100能夠控制在測量樣本的電性質(zhì)期間施加于樣本的壓力以及樣本的溫度。它能夠在測試樣本的電特性正被測量的同時在測試樣本維持在恒定壓力下時對測試樣本的物理膨脹進行測量。它能夠控制測試樣本在這些測量期間的溫度。并且它能夠測量測試樣本產(chǎn)生的壓力，因為測試樣本的厚度在電測試期間被約束為恒定值。

測試儀器100包括安裝在機加工的鋁支撐平臺104上的機加工鋁主體102。主體102為線性致動器106提供支撐，線性致動器106控制附連到致動器106的工作端的探頭108的向上和向下移動。在致動器106的致動器軸112朝向支撐平臺104向下延伸的情況下，致動器106被用螺絲擰到主體102的頂側(cè)中。探頭108被用螺絲擰到致動器軸112的末端上，并且在其最低端上具有平坦的工作表面114，工作表面114在操作期間接觸測試樣本(未示出)。致動器106用于在測試期間向定位在支撐平臺104上的平坦的凹進區(qū)域110中的樣本(未示出)施加受控力/壓力。注意確保，致動器106的縱軸垂直于凹進區(qū)域110的平面，并且當探頭108被組裝到致動器106的工作端上時，探頭108的工作表面114平行于凹進區(qū)域110的平坦表面。這將確保，施加于測試樣本的力/壓力在樣本的整個接觸區(qū)域上是均勻的。

在所描述的實施例中，線性致動器是Airport Corporation的Airpel空氣軸承汽缸。由于該汽缸的靜摩擦小，該汽缸是能夠進行高精度力控制的氣動致動器。它包括石墨活塞和硼硅玻璃缸，在活塞和玻璃缸之間有空氣軸承。它能夠?qū)π〉絻H幾克的力和小于0.2psi的壓力做出響應(yīng)。空氣汽缸施加的力是供應(yīng)給汽缸的空氣的壓力的已知函數(shù)。所以，通過用內(nèi)聯(lián)壓力、模擬輸出傳感器監(jiān)視空氣壓力，可以容易地確定探頭施加于測試樣本的力/壓力。

也可以使用其他類型的致動器，比如，舉例來說，標題為“Controlled Needle-free Transport(受控無針輸送)”的U.S.7,833,189中所描述的類型的電磁洛侖茲力致動器，該申請通過引用的方式并入本文。然而，考慮到測試的靈敏度有可能將需要被執(zhí)行，一般可取的是使用具有低靜摩擦的那些類型的致動器。精密空氣軸承汽缸的使用具有優(yōu)于許多替代方案的優(yōu)點。它使通常與傳統(tǒng)的線性元件相關(guān)聯(lián)的摩擦力最小化。減小的摩擦繼而使厚度測量的精度最大化，并且優(yōu)化器件的動態(tài)范圍和靈敏度。此外，長持續(xù)時間測試得益于氣動致動器的使用，因為它們通常不需要恒定能量輸入(即，功率)來實現(xiàn)一致的且均勻的力施加。具有高帶寬或大動態(tài)范圍的短持續(xù)時間測試可以得益于洛侖茲力致動器。

如果使用與本文中所描述的致動器不同的致動器，則測試儀器還將需要包括單獨的力傳感器件，該器件可選地設(shè)于探頭和致動器軸之間。

如圖2所示，二級空氣軸承支撐元件116設(shè)于致動器106的輸出端處。這在幾乎沒有靜摩擦的情況下為軸112提供離軸剛度以使軸112保持垂直于凹進區(qū)域110的平面精確地對齊。在致動器106的頂部是壓縮空氣通過其被供應(yīng)給致動器106的輸入端口。該輸入端口具有螺紋部分，供應(yīng)線(未示出)上的配件被用螺紋擰到該螺紋部分上。

探頭108在其上表面上包括圍繞致動器軸112的磁環(huán)120，在致動器軸112上，磁環(huán)120被用螺絲擰到探頭108的頂部中。此外，探頭108包括設(shè)于其頂前區(qū)域處并且背離其頂前區(qū)域延伸的提升臂122。提升臂122提供當有必要將新的測試樣本插入到凹進區(qū)域110中或者從凹進區(qū)域110移除測試樣本或者在測試樣本已經(jīng)被插入之后手動地降低探頭108時供測試儀器100的操作者手動地提升探頭108的簡單方式。在這些操作正被執(zhí)行的同時，環(huán)形磁鐵120將探頭108夾持在其向上位置上。

測試儀器100還包括光學傳感器組件124，光學傳感器組件124被安裝在主體102上、探頭108的后面并且靠近探頭108。光學傳感器組件124包括讀取頭傳感器126，讀取頭傳感器126檢測安裝在探頭108的后面的標尺128上的標記。在所描述的實施例中，光學傳感器組件124是由Renishaw制造的ToNic^TM。它是提供高達10m/s的速度和下至1nm的分辨率的超級緊湊的非接觸式光學編碼器。

通過檢測安裝在探頭108上的標尺128的移動，光學傳感器組件124提供當對測試樣本執(zhí)行測量時準確地測量探頭108的絕對位置的方式。因而，如果當功率正被傳送到測試樣本時或者當測試樣本正被放電時樣本鼓脹，則可以使用光學傳感器組件124來測量精確的鼓脹量。另外，在控制器的幫助下，可以改變探頭施加于樣本的壓力以便使測試樣本的厚度約束到恒定的最大值。

還可以使用除了光學傳感器之外的替代傳感器，包括例如電容探測器傳感器和磁性位置傳感器。

安裝在主體102的后面的是螺線管130，螺線管130在外部控制下開啟和關(guān)閉對于致動器106的空氣壓力供應(yīng)。它具有輸入端口132、輸出端口134以及功率輸入135，空氣供應(yīng)線(未示出)連接到輸入端口132，連接到致動器106的輸入端口118的線(未示出)附連到輸出端口134，功率輸入135用于操作螺線管。

參照圖1和圖4，為了溫度控制的目的，平臺104具有在凹進區(qū)域110正下面的從一側(cè)延伸到另一側(cè)的三個流動通道132，測試樣本被插入到凹進區(qū)域110中用于進行測試。在每個流動通道13的每端的是螺紋部分134，螺紋部分134使得螺紋配件(未示出)被用螺絲擰到平臺中。在平臺104的一側(cè)，存在圍繞通向每個通道132的開口的凹進區(qū)域136。這些凹進區(qū)域134用于容納O形環(huán)封條(未示出)。在測試儀器的操作期間，使加熱的或冷卻的水流過這些通道132以控制平臺104的溫度，從而控制擱置在平臺上的器件的溫度。

參照圖3B和圖4，平臺104包括通道160，通道160穿過背面鉆入，并且延伸到中間流動通道132和凹進區(qū)域110的中間之間的位置。溫度傳感器件161(例如，熱敏電阻、電阻溫度檢測器、熱電堆/IR-非接觸式)定位在通道160內(nèi)、凹進區(qū)域110下面的位置處。該器件用于溫度傳感和控制。

剛剛描述的測試儀器的特別是關(guān)于加熱和冷卻歧管組件的設(shè)計使得它能夠被作為獨立單元操作或者與任何數(shù)量的其他測試儀器聯(lián)合在一起。根據(jù)測試儀器如何被設(shè)置(即，是作為獨立式，還是與其他測試儀器聯(lián)合在一起)，適當?shù)呐浼挥寐萁z擰到流動通道132的末端處的螺紋區(qū)域中。如果測試儀器被設(shè)置為獨立單元，則連接到溫度控制系統(tǒng)的水線的配件被用螺絲擰到螺紋部分134中。

如果測試儀器被設(shè)置為陣列的一部分，則它們相互排成一行以使它們的側(cè)面鄰接并且流動通道相互對齊。在該構(gòu)造中，O形環(huán)被插入到圍繞流動通道132的凹進區(qū)域136中。當一個單元緊靠相鄰單元時，O形環(huán)接觸相鄰單元的平臺的側(cè)壁，并且形成阻止流體從歧管漏出的封條。所述多個單元然后被具有螺紋端的棒(未示出)夾持在一起，這些螺紋端被插入在一排的多個測試儀器的對齊的孔146(參見圖1)中。這些螺紋棒的末端處的螺母被擰緊以迫使單元緊密地在一起，所以O(shè)形環(huán)在相鄰單元之間的界面處的流動通道中形成良好的密封。這樣，可以將大型集群的測試儀器設(shè)置為大規(guī)模并行器件測試，從而使得能夠更快速地對復(fù)雜的復(fù)合系統(tǒng)進行原型制作和實驗。此外，單個的測試器件可以被容易地添加和移除。

作為上述加熱/冷卻歧管的替代，可以改為使用安裝在平臺104上的凹進區(qū)域110中的個別加熱元件(例如，Peltier器件或電阻加熱器)。如果使用該方法，則將合適的是，將絕緣體放置在加熱器元件和平臺之間以減小對于熱傳導性更強的平臺的熱損失。另外，溫度傳感器還將被放置在加熱器元件的上方以準確地監(jiān)視測試器件的溫度。通過使用個別加熱器，與水和平臺(表示高得多的熱質(zhì)量)的溫度需要改變的歧管方法相比，可以改變器件溫度的速度高得多。

為了與測試儀器中的測試樣本電接觸，存在安裝在主體102的一側(cè)的接觸器組件138。接觸器組件138包括附連到其底側(cè)的POGO LC接觸器144的2×8陣列。接觸器的模式和間隔與下面更詳細描述的測試樣本上的接觸焊盤的模式和間隔是相同的。用螺絲擰到主體102中、位置144(參見圖3)上的螺栓142提供軸，接觸器組件138可以圍繞該軸樞轉(zhuǎn)以升高和降低接觸器。從接觸器組件向上延伸的是杠桿臂140，操作者使用杠桿臂140來手動地使單元圍繞螺栓142建立的樞軸旋轉(zhuǎn)，從而升高和降低接觸器。探針(pogo pin)通過扭轉(zhuǎn)彈簧被適當?shù)仡A(yù)先裝入以便當接觸器組件降到位置時與接觸焊盤建立良好的接觸。

圖5中示出了替代設(shè)計的探頭108’。它的優(yōu)點是具有接觸表面114’，接觸表面114’可以容易地在任何方向上傾斜很小的量，從而適應(yīng)可能不具有平行頂表面的樣本。該傾斜能力確保在測試樣本的表面上施加的壓力的分布更加均勻。

可替代的探頭108’包括裝入接觸器探測器162的殼體160，接觸器探測器162具有接觸受測試樣本的底表面114’。殼體160具有中空區(qū)域，接觸器探測器162大部分包含在該中空區(qū)域中，除了接觸器探測器162的底部部分的延伸到殼體外部的小部分(這是接觸測試樣本的部分)之外。在其上端，存在配合接觸器探測器162的頂端的孔。接觸器探測器162的底表面114’是平坦的、圓形的。接觸器探測器162的上端164是圓柱形形狀的，并且剛好放入殼體160中的孔中。在平坦的底表面和圓柱形形狀的上端之間，接觸器探測器呈圓錐形形狀，并且朝向直徑狹窄的頸部漸縮，然后呈倒錐形漸擴到圓柱形上端的直徑，從而形成剛性的圓錐形彎曲(flexure)區(qū)域。殼體160中的接觸器探測器剛好放入其中的開口是圓柱形的，具有比探頭108’的平坦的圓形表面的直徑略小的內(nèi)徑，并且具有斜邊168，斜邊168具有與探頭的它與其相鄰的錐形部分的角度相同的角度。窄圓錐形彎曲區(qū)域166是足夠薄的，以便使得頭部能夠容易地彎曲，從而使得探頭可以偏離軸傾斜足夠的量以適應(yīng)受測試樣本的頂部的任何略微的傾斜。然而，最窄部分的直徑被設(shè)計為足夠大以使得探頭能夠傳送在不屈曲或變形的情況下對樣本進行測試所需的最大力。

袋

參照圖6，袋或樣本夾持器200是能夠容易地組裝的單元以供對特定器件化學的性能進行測試的結(jié)構(gòu)。將被測試的材料被放置到樣本夾持器500上，它被折疊在一起以形成如圖7所示的密封的包或單元，該密封的包被放置在測試儀器上以執(zhí)行一批電測試。

樣本夾持器200由柔性的高度防滲的疏水性的袋材料202構(gòu)成(Kapton(又稱聚酰亞胺)或PET/聚酯薄膜)，該材料使得受測試材料可以動態(tài)地運動，同時防止外部環(huán)境元件造成的污染。它具有兩個對稱的部分或翼部204a和204b，這兩個部分或翼部204a和204b被鉸鏈206分離。在所描述的實施例中，鉸鏈206由穿過膜202的線性排列的小孔或穿孔形成，這些孔或穿孔使得該膜可以沿著穿孔限定的直線更容易地折疊。除了翼部中的一個翼部上的接觸焊盤耳片(tab)208之外，樣本夾持器200的翼部204a和204b具有相同的形狀和大小，使得當它們被相互疊加折疊時，它們相互對齊和匹配。

在所示的實施例中，每個翼部204a和204b的外徑為“U”形，該“U”形的平行的相對邊接合的表示“U”的底部的曲線部分。該曲線部分的外徑是圓的一段。注意，測試儀器(參見圖4)的平臺104中的凹進區(qū)域110的形狀和大小與組裝的袋的形狀和大小是相同的，以便將袋夾持在精確的且可重復(fù)的位置上以供用與接觸器組件適當?shù)貙R的耳片進行測試。當然，實現(xiàn)相同目標的用于袋的其他形狀也是可能的。

在每個翼部204a和204b上，存在環(huán)形區(qū)域210a和210b，這些區(qū)域完全圍繞中心區(qū)域，并且其外徑與翼部的曲線外徑重合。環(huán)形區(qū)域204a和204b被布置和大小制定為使得當膜202圍繞鉸鏈206折疊在一起時它們相互完全對齊和匹配。涂覆到每個翼部上的整個環(huán)形區(qū)域的是被離型材料環(huán)(ring of release material)212覆蓋的壓力敏感粘合劑(PSA)。在所描述的實施例中，接觸粘合劑是基于丙烯酸的3M 467MP壓力敏感粘合劑。離型材料環(huán)紙使測試樣本在組裝期間更易于操縱，并且防止任何異物無意中粘到粘合劑。

當然，可以使用可替代的密封方法。例如，通過超聲焊接的熱封是一個可能性?；蛘?，可以使用其他類型的膠水。選擇可以取決于將在袋內(nèi)進行測試的材料以及對于快速組裝的需要、袋必須被環(huán)境密封的程度。

在每個環(huán)形區(qū)域210a和210b的中心內(nèi)的是與環(huán)形區(qū)域同軸地對齊的大型圓形接觸電極214a和214b。接觸電極214a和214b覆蓋環(huán)形區(qū)域內(nèi)部的中心區(qū)域的大部分，除了環(huán)繞接觸焊盤并且使接觸焊盤與環(huán)形區(qū)域分離的環(huán)形區(qū)域216a和216b之外。

延伸到翼部204a中的一個翼部的側(cè)面的耳片208包括兩個平行的行，在每個行中有八個接觸焊盤218。寬傳導跡線220將接觸焊盤218中的四個接觸焊盤連接到中心接觸電極214a，另一個寬傳導跡線222將其他四個接觸焊盤218連接到中央接觸電極214b。除了寬傳導跡線220和222之外，存在兩個窄傳導跡線224和226，一個將接觸焊盤208連接到電極214a，另一個將另一個接觸焊盤218連接到電極214b。寬傳導跡線220和222用于將功率供應(yīng)給電極214a和214b，這是這些傳導跡線為什么寬的原因。因為它們將傳載較大的電流，所以它們的電阻需要是很低的，以避免接觸焊盤218與電極214a和214b之間的過大的壓降和發(fā)熱。窄傳導跡線224和226用作用于測量對應(yīng)電極的電壓的傳感跡線。因為它們將傳載非常小的電流，所以將不存在可感知的壓降，它們因此可以更窄。

未使用的接觸焊盤(在所示的實施例中，數(shù)量等于六個)可以用于連接到器件結(jié)構(gòu)內(nèi)的可能希望包括的其他嵌入的傳感器。為了這個目的，在所描述的實例中，兩個接觸區(qū)域230和232包括在環(huán)216a中，一個接觸區(qū)域234包括在環(huán)216b中。這些接觸區(qū)域繼而經(jīng)由導電跡線連接到耳片208上的對應(yīng)墊。兩個翼部216a和216b的敞開區(qū)域中的接觸區(qū)域提供其他嵌入的傳感器可以連接到的點。通過使用此類預(yù)接線的參考電極跡線，可以：附連各種參考元件(例如，銀、鉑、金、銅等)；構(gòu)造種類繁多的樣本類型；以及使用相同的測試設(shè)備、電子器件和袋來實現(xiàn)各種電化學測試協(xié)議/過程(例如，循環(huán)伏安法、恒電流測量、恒電位測量、阻抗譜等)。例如，可以通過校準的跡線的電阻測量來測量袋溫度，在這種情況下，耳片208上的接觸焊盤218中的兩個接觸焊盤將用于連接到校準的跡線的兩個末端。

當組裝的袋(其中測試材料在密封的包內(nèi))被插入到測試儀器中時，耳片208和接觸焊盤218與測試儀器的接觸器臂組件138上的接觸器144對齊，從而使得外部測試電路可以與測試器件以及合并到測試器件中的任何傳感器進行通信。

在所描述的實施例中，電極和引線由電解銅制成，被鍍有無電鍍鎳(electroless nickel)，然后被電鍍低電阻、低腐蝕、低污染、高純度的軟金。金屬區(qū)域可以通過使用若干種不同的眾所周知的技術(shù)中的任何一種技術(shù)來制作。例如，可以通過使用ENIG(無電鍍鎳浸金工藝)來制作它們?；蛘撸梢允褂密浗痣婂?。這兩種技術(shù)都涉及在鎳層上形成金層。

可替代地，觸點(contacts)可以由其他材料(比如鋁)制造。材料的選擇可以取決于將被放入袋中以供進行測試的材料的化學性質(zhì)，一些材料對當暴露于除了其他化學性質(zhì)之外的特定化學性質(zhì)時的降解和/或腐蝕更有抵抗力。

測試樣本的組裝是簡單明了的。在翼部204在它們的折疊位置或打開位置上的情況下，離型膜被從粘合區(qū)域移除。然后，將被測試的材料被涂覆到電極中的一個電極。當器件結(jié)構(gòu)被完全組裝時，一個翼部圍繞折疊線折疊到另一個翼部上以形成密封的包，該包內(nèi)包含該器件。穿孔的折疊線的使用使得可以在不必使用特殊的夾具或過程來對齊接觸焊盤的情況下對樣本進行可重復(fù)的、快速的組裝。

可以以最小化密封環(huán)對測試樣本材料施加的壓縮力為目標來設(shè)計袋。例如，膜的依從性、從粘合區(qū)域的邊緣到電極(或樣本區(qū)域)的距離以及在粘合區(qū)域和電極之間包括填隙墊圈元件的可能性全都是可以用于減小或防止樣本的不合需要的非平面畸變的設(shè)計參數(shù)或特征。

制作袋的過程使用常規(guī)的市售技術(shù)。一般來說，組裝一堆不同的層，并且將它們結(jié)合在一起。存在第一電介質(zhì)層(例如，聚酰亞胺層)，之后接著為粘合層，然后是傳導跡線層，之后接著是另一個粘合層，最后以頂部的最終的電介質(zhì)層結(jié)束。

在所描述的實施例中，袋利用兩個翼部上的一環(huán)接觸粘合劑來形成封條并且將兩個翼部夾持在一起。然而，在一些情況下，這可能不能提供足夠的密封，尤其是當暴露于在受測試樣本中可能使用的某些電解質(zhì)時。將兩個翼部密封在一起的更安全的且更永久的方式是使用兩個同心環(huán)的粘合劑。外環(huán)使用上述粘合材料；而內(nèi)環(huán)使用要花時間固化(可能通過熱量或UV)的環(huán)氧樹脂。外環(huán)在環(huán)氧樹脂固化的同時將組件夾持在一起。環(huán)氧樹脂環(huán)保護粘合劑不暴露于電解質(zhì)，并且在環(huán)氧樹脂環(huán)固化之后，既提供將兩個翼部夾持在一起的更強的結(jié)合，又提供對電解質(zhì)造成的降解、還有蒸發(fā)和/或氧氣或其他氣體滲透的更強抵抗力。

可選地，袋還可以包括涂覆到背面的標記涂層，以提供測試操作者可以在其上寫入標識信息以及與該特定測試器件相關(guān)的其他有關(guān)數(shù)據(jù)的區(qū)域。

參照圖8，包括根據(jù)本文中呈現(xiàn)的構(gòu)思構(gòu)造的測試儀器800的整個系統(tǒng)包括空氣供應(yīng)器802(或加壓氣體源)、流動控制器804、壓力傳感器806以及螺線管808，空氣供應(yīng)器802用于操作測試儀器800中的空氣汽缸，流動控制器804對流到空氣汽缸的空氣的流動進行調(diào)節(jié)，空氣汽缸繼而控制該空氣汽缸施加于測試樣本的力，壓力傳感器806用于測量測試儀器800施加于測試樣本的力，螺線管808用于開啟和關(guān)閉氣體到測試儀器800的流動。

所述系統(tǒng)還包括加熱/冷卻系統(tǒng)810，加熱/冷卻系統(tǒng)810用于控制在測試期間供應(yīng)給測試樣本被擱置在其上的測試儀器平臺的流體(例如水)的溫度。

為了執(zhí)行期望的電測量，存在一架電測試設(shè)備812。這至少包括電源供應(yīng)器，該電源供應(yīng)器用于給進行測試的器件以及適合于將被執(zhí)行的電測量的類型(比如，舉例來說，器件電容、電阻、能量輸入/輸出、IR壓降、IR增益、電流密度等)的其他測量儀器供電。電測試設(shè)備經(jīng)由導線電連接到接觸器組件，接觸器組件繼而提供與進行測試的器件的電連接。

系統(tǒng)控制器814控制流動控制器804、螺線管808、加熱/冷卻系統(tǒng)810以及電測試設(shè)備812的操作。它要么在操作者的手動控制下、要么在程控控制下自動地運行各種測試，并且將獲取的數(shù)據(jù)、連同相關(guān)的操作條件(例如溫度、壓力)存儲在本地存儲器816中。

空氣供應(yīng)器802、流動控制器804、壓力傳感器806以及螺線管808構(gòu)成力控制器，即，設(shè)置并且控制探頭施加于測試樣本的力的子系統(tǒng)。如果使用另一種類型的致動器來代替如本文中所描述的空氣汽缸，則其他部件將取代這些部件。例如，如果使用洛侖茲力線性致動器，則可變電源供應(yīng)器(或電流供應(yīng)器)取代空氣供應(yīng)器和流動控制器。并且力測量可以由集成到探測器組件中的應(yīng)變計進行。

其他實施例在權(quán)利要求書內(nèi)。例如，微控制器和存儲器芯片也可以包括在袋上，從而使得可以創(chuàng)建智能器件，該智能器件可以例如知道其測試歷史、其材料構(gòu)造，甚至使用該數(shù)據(jù)進行反饋以優(yōu)化大規(guī)模并行測試環(huán)境中的實驗實現(xiàn)。此外，袋可以包括用于將流體(例如電解質(zhì))引入和/或再次引入到已經(jīng)組裝的測試樣本的隔片。