[发明专利]粉体材料电导率测量方法及适用该方法的电导率测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及电导率的测量方法及装置，尤其是可测量受压状态下粉体的 电导率的测量方法及装置。

背景技术

目前，生产实践中锂离子电池的负极材料基本上都采用碳材料，如人工 石墨、天然石墨、乙炔黑、中间相沥青基碳微球(MCMB)、石油焦、碳纤 维、热解树脂碳等。锂离子电池要求其负极碳材料具有良好的导电性能，制 造过程中在选用碳材料时往往通过测定粉体碳材料的电导率来判断碳材料的 导电性是否符合要求。

测量粉体材料电导率的通常作法是将粉体压制成一个片状固体，然后采 用四端子法或电桥法测量该片状固体电阻值，结合该片状固体的面积和厚度 计算得到其电导率值。碳材料在电池内是处于受压状态的，上述方法测量得 到的是粉体压制成型后的电导率，碳材料料粒在采用上述方法测量时是处于 成型压力撤销后的状态，与在电池内的工作状态(碳材料料粒处于受压状态) 是不同的，在这两种不同状态下材料的导电性也是不一样的，测量得到的电 导率也是不同的。因此上述方法不能直接反应碳材料在电池内的受压状态下 的电导率，采用上述方法不能定量反映碳材料在电池内的受压状态下的电导 率，所得到的测量结果只能作为定性判断材料导电性的参考。而且，石墨等 粉体材料可塑性低，成型性能差，压制成片比较困难。这也会影响采用上述 方法测量的顺利进行和准确程度。对选材和电池设计来说，如何测量工作状 态下粉体的电导率是科研人员面临的一个重要课题。

另外，负极材料的电导率只是电池体系设计时需要考虑的因素之一，负 极材料的电导率必须与电池的最佳压实密度、极片厚度等因素综合考虑。电 池压实密度越大，负极材料的电导率越大。但是，压实密度过大对锂离子的 脱嵌过程有负面影响，对材料克容量发挥、首次放电效率和循环性能也是不 利的。如果能够获得粉体材料的电导率与材料所受压力的关系，将为电池最 佳压实密度的确定提供理论数据支持，将粉体材料的电导率与材料所受压力 的关系和材料克容量发挥、首次放电效率、循环性能等因素结合起来综合考 虑，指导电极材料配方的优化和电池体系的整体设计。

发明内容

本发明所要解决的一个技术问题是提供一种可测量受压状态下粉体的电 导率的测量方法。

为解决上述技术问题，本发明提供一种粉体材料电导率测量方法，包括 以下步骤：

a、使被测粉体保持柱状并向该柱状粉体施加一定的压力P，至该柱状粉 体保持形状稳定；

b、测量此时该柱状粉体的长度L、横截面积S，以及柱状粉体的电阻值 R；

c、通过以下公式：

σ＝L/(R×S)

计算该柱状粉体的电导率。

采用本发明方法可以测量受压状态下粉体的电导率。压力P可根据电池 中材料受到的压力或设计压力来确定。

为了获得粉体材料的电导率与材料所受压力的关系，可以在上述方法的 基础上改变压力P，测量不同压力下材料的电导率。作为本发明方法的改进， 在步骤c之后进行以下步骤：

d、改变压力P，在每一压力值下重复步骤a、b和c，得到与各压力P 相对应的柱状粉体电导率值σ，相应地得出柱状粉体电导率。随压力P变化 的关系。

压力的改变可根据电池中材料可能受到的压力来确定。

在本发明方法的具体实现形式中，步骤a可以这样实现：将被测粉体置 于直筒形空腔内，从该直筒形空腔的一端或同时从该直筒形空腔的两端向被 测粉体施加一定的压力P，至被测粉体保持形状稳定。

步骤a中从直筒形空腔的一端或同时从直筒形空腔的两端向被测粉体施 加一定的压力P的过程这样实现：采用两个活塞从两侧将被测粉体封堵在直 筒形空腔内并使被测粉体保持柱状，该两个活塞中的一个或两个向被测粉体 施加一定的压力P。

两个活塞为电阻值可知的导电体；步骤b中测量柱状粉体的电阻值R的 过程这样实现：采用电阻测量仪器，测量时该电阻测量仪器的两个测试端子 分别与两个活塞各自的远离被测粉体的一端接触，所得电阻数据减去两个活 塞的阻值即得柱状粉体的电阻值R。两个活塞的电阻值可采用四端子法或电 桥法测量获得。