鋰離子電池正極材料粉末電阻率測(cè)定-標(biāo)準(zhǔn)草案

1GB/TXXXXX—XXXX鋰離子電池正極材料粉末電阻率測(cè)定方法本文件描述了鋰離子電池正極材料粉末電阻率的測(cè)定方法。本文件適用于鋰離子電池正極材料粉末電阻率的測(cè)定。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。3術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1電阻率resistivityρ材料內(nèi)部的電流電場(chǎng)強(qiáng)度和穩(wěn)態(tài)電流密度之比,即單位體積內(nèi)的體積電阻。[來源：GB/T40007—2021,定義3.2]3.2四探針法fourprobemethod粉末材料預(yù)壓成型，用四探針電阻率測(cè)量儀測(cè)量過程中，由于持續(xù)施壓或保持壓力恒定，待測(cè)樣品壓實(shí)密度不斷變化或保持靜止不變，測(cè)量待測(cè)樣在不同壓實(shí)密度或同一壓實(shí)密度下電阻率的方法。[來源：GB/T40007—2021,定義3.3，3.4，有修改]4原理4.1四探針測(cè)試原理如圖1所示將正極粉末材料填裝內(nèi)襯絕緣模具中,試樣一端面與排列成一直線的四探針緊密接觸,排列成一直線的四探針垂直壓在半無窮大的試樣平坦表面上。外側(cè)探針1、探針4間通電流I,內(nèi)側(cè)探針2、探針3間形成電壓U回路。當(dāng)試樣厚度h>4l時(shí),四探針附近試樣的電阻率ρ按照公式(1)計(jì)算,試樣厚度h≤4l時(shí),四探針附近試樣的電阻率ρ按照公式(2)計(jì)算。對(duì)試樣筒內(nèi)的試樣逐步施力,使正極粉末材料逐漸被壓緊,測(cè)量不同壓實(shí)密度d下電阻率ρ,得到d-ρ關(guān)系曲線圖,見圖2。2GB/TXXXXX—XXXX式中：ρ——四探針附近試樣的電阻率,單位為歐姆厘米(Ω·cm)；l——探針系數(shù),單位為厘米(cm)；U——內(nèi)側(cè)兩根電極所測(cè)的直流電壓值,單位為伏特(V)；I——外側(cè)兩根電極所施加直流電流值,單位為安培(A)；F——修正系數(shù),根據(jù)試樣厚度h、直徑D和探針系數(shù)l,從儀器的修正系數(shù)表查詢；圖1四探針測(cè)量原理示意圖3GB/TXXXXX—XXXX[來源：GB/T40007—2021,原理4.1，4.2]4.2兩探針測(cè)試原理如圖3所示將正極粉末材料裝入內(nèi)襯絕緣模具中,上、下標(biāo)準(zhǔn)電極與待測(cè)樣緊密接觸,且上、下標(biāo)準(zhǔn)電極連接加壓裝置,在一定的壓力下,通過標(biāo)準(zhǔn)電極給試樣兩端通電流I,電壓表測(cè)量上、下標(biāo)準(zhǔn)電極之間的電壓U,根據(jù)歐姆定律,試樣的電阻率按公式(3)計(jì)算。逐漸增加施壓壓力,測(cè)量不同壓實(shí)密度下的電阻率ρ,得到d-ρ關(guān)系曲線圖,同圖2。式中：ρ——試樣的電阻率,單位為歐姆厘米(Ω·cm)；U——內(nèi)側(cè)兩根電極所測(cè)的直流電壓值,單位為伏特(V)；I——上、下標(biāo)準(zhǔn)電極間的直流電流值,單位為安培(A)；S——材料橫截面積,單位為平方毫米(mm2)；h——材料橫截面積,單位為平方毫米(mm2)；圖3兩探針測(cè)量原理圖[來源：GB/T40007—2021,原理4.3]5試劑或材料5.1無水乙醇：分析純。5.2無塵紙5.3稱量紙6儀器設(shè)備6.1電子天平4GB/TXXXXX—XXXX天平精度應(yīng)不低于0.0001g。6.2四探針測(cè)量設(shè)備6.2.1四探針測(cè)試裝置應(yīng)由測(cè)試模具、加壓系統(tǒng)、測(cè)厚系統(tǒng)、測(cè)試系統(tǒng)等構(gòu)成。a)測(cè)試模具測(cè)試模具內(nèi)襯為絕緣材料,容腔直徑D≥10l(該模具可將粉體試樣于壓制成厚度h≤4l的薄圓片)或D≥11l(該模具可將粉體試樣壓成厚度h>4l的棒材或厚度h≤4l的薄圓片)b)加壓系統(tǒng)加壓柱接觸試樣端為絕緣材料。c)測(cè)厚系統(tǒng)能夠精確讀取厚度信息，偏差不低于0.001mm。d)測(cè)試系統(tǒng)四探針除針尖外,其余部分預(yù)包埋在下(或上)加壓柱絕緣材料里,針尖與加壓柱處于同一平面,探針間的絕緣電阻(包括針與外殼)大于103MΩ。6.2.2兩探針測(cè)量設(shè)備應(yīng)由測(cè)試模具、加壓系統(tǒng)、測(cè)厚系統(tǒng)、測(cè)試系統(tǒng)等構(gòu)成。a)測(cè)試模具測(cè)試模具是內(nèi)襯為絕緣材料的雙開口圓筒，內(nèi)含導(dǎo)電性良好高硬度材質(zhì)墊片，墊片含上下兩個(gè)，另配備不銹鋼上下壓頭，其中模具內(nèi)徑13mm、15mm、16mm、20mm等多尺寸可選，上下墊片、上下壓頭/壓盤應(yīng)與模具內(nèi)徑相匹配。b)加壓系統(tǒng)加壓系統(tǒng)可保證測(cè)試過程中壓強(qiáng)穩(wěn)定，重復(fù)測(cè)試施壓速率應(yīng)穩(wěn)定且一致。c)測(cè)厚系統(tǒng)能夠精確讀取厚度信息，偏差不低于0.001mm。d)測(cè)試系統(tǒng)e)測(cè)試系統(tǒng)應(yīng)包含圓形平板裝的標(biāo)準(zhǔn)電極，上、下標(biāo)準(zhǔn)電極與墊片具有較好配合度,電極表面平整。6.2.3根據(jù)生產(chǎn)設(shè)備條件，可選用一體化自動(dòng)測(cè)試數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，系統(tǒng)包含自動(dòng)加壓、測(cè)試、數(shù)據(jù)采集及計(jì)算等模塊，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)自動(dòng)輸出。7樣品樣品無明顯結(jié)塊、團(tuán)聚及吸潮現(xiàn)象。8測(cè)試條件不同材料測(cè)試參考表1的測(cè)試濕度要求，為消除鄰近高頻發(fā)生器在測(cè)量電路中可能引入寄生電流,建議電阻率測(cè)量在電磁屏蔽條件下表1推薦測(cè)試環(huán)境樣品類別推薦濕度磷酸鐵鋰/磷酸錳鐵鋰5GB/TXXXXX—XXXX鈷酸鋰鎳鈷錳酸鋰9測(cè)試步驟9.1設(shè)備準(zhǔn)備9.1.1用無水乙醇（5.1）潤濕的無塵紙（5.2）清潔模具內(nèi)腔及上下墊片，確保清潔完全，以擦拭后無塵紙無肉眼可見污漬為標(biāo)準(zhǔn)。9.1.2測(cè)試前應(yīng)目視檢查模具內(nèi)腔及上下墊片，無肉眼可見的劃痕、凹坑，確保墊片可流暢的進(jìn)入內(nèi)腔且測(cè)試過程中無明顯溢料。9.2參數(shù)設(shè)定設(shè)定的單點(diǎn)或多點(diǎn)測(cè)試壓強(qiáng)，參照表2設(shè)定保壓時(shí)間，并保存測(cè)試參數(shù)。表2推薦設(shè)定參數(shù)樣品類別模具直徑mm推薦質(zhì)量g推薦保壓時(shí)間s磷酸鐵鋰/磷酸錳鐵鋰鈷酸鋰鎳鈷錳酸鋰9.3操作流程9.3.1厚度復(fù)位測(cè)試前開啟設(shè)備，應(yīng)進(jìn)行厚度歸零或基線驗(yàn)證，或按照企業(yè)推薦方式進(jìn)行。9.3.2測(cè)試9.3.2.1參照表1，使用天平（6.1）和稱量紙（5.3）稱取一定質(zhì)量的試料，依次將下墊片、試料、上墊片裝入測(cè)試模具內(nèi)腔中，確保樣品均勻分布于模具內(nèi)，將模具放入加壓系統(tǒng)中。9.3.2.2加壓至待測(cè)壓強(qiáng)并參照表1保持一定時(shí)間。9.3.2.3給予材料施加一定恒定電流，讀取兩端子或兩探針間的電壓10試驗(yàn)結(jié)果計(jì)算及數(shù)據(jù)處理10.1若采用一體化自動(dòng)測(cè)試數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，可直接讀取粉末電阻率數(shù)據(jù)10.2若設(shè)備無法自動(dòng)計(jì)算，則根據(jù)測(cè)試方法的不同，按照公式（1）、公式（2）或公式（3）計(jì)算粉末電阻率。6GB/TXXXXX—XXXX10.3粉末電阻率取三個(gè)平行樣品進(jìn)行測(cè)試，計(jì)算平均值，計(jì)算結(jié)果表示到小數(shù)點(diǎn)后兩位，按GB/T8170的規(guī)定進(jìn)行修約。11重復(fù)性在重復(fù)性條件下獲得3次獨(dú)立測(cè)試結(jié)果的測(cè)定值，三次測(cè)試結(jié)果的極差不超過允許差限定12測(cè)試報(bào)告測(cè)試