一種用於測定粉體的體積電阻率的裝置和方法
2023-04-28 10:11:36
專利名稱：：一種用於測定粉體的體積電阻率的裝置和方法
技術領域：
：本發明是關於一種用於測定粉體的體積電阻率的裝置和方法。
背景技術：
：作為儲能裝置電池得到廣泛應用，為減小電池內部損耗，提高電池的能量效率，要求電池有較小的內阻。通常電池內阻包括歐姆電阻和電極在電化學反應時所表現的極化電阻，歐姆電阻包括極片、電解液、隔膜的電阻及各部分零件的接觸電阻，其中極片的電阻在電池的內阻中佔據很大的比例，並且極片的內阻在很大程度上取決於電極材料的體積電阻率。電池電極材料的體積電阻率過小會使電池電阻過大，倍率放電性能低下，能量效率過低。因此，在製作電池的過程中，需要測定電極材料的體積電阻率。現有的測定體積電阻率的方法一般包括在兩電極間嵌入待測試樣，使電極與待測試樣接觸，在兩個電極之間連接電阻計，通過電阻計測定待測試樣的電阻，利用公式Pv二R/S/L來計算試樣的體積電阻率。在上述公式中，pv表示試樣的體積電阻率(Q，cm)，Rv表示試樣的電阻(Q)，S表示試樣的橫截面面積(cm2)，L表示試樣的長度(cm)。在利用現有的體積電阻率測定方法測定粉體(如電池電極材料)的體積電阻率時，需要先將粉體製成形狀規則的試樣如長條形，步驟繁瑣。此外，一般還需要測定電池電極材料在不同的壓實密度下的體積電阻率，因此需要將粉體製成壓實密度不同的多個試樣，步驟繁瑣、耗費時間。
發明內容本發明的目的是為了克服現有的測定粉體的體積電阻率的方法步驟繁瑣、耗費時間的缺點，提供一種能夠方便快捷地測定粉體的體積電阻率的裝置。本發明的另一目的是提供使用該裝置的測定粉體的體積電阻率的方法。本發明提供了一種用於測定粉體的體積電阻率的裝置，該裝置包括兩個導電體，其中，該裝置還包括絕緣料倉，絕緣料倉的兩端開口，在使用時，所述兩個導電體各自的至少一部分分別通過絕緣料倉兩端的開口插入到絕緣料倉的腔體中，兩個導電體的插入到絕緣料倉腔體中的部分的至少端部與絕緣料倉的內壁無縫接觸，並且至少一個導電體的插入到絕緣料倉腔體中的部分能夠在絕緣料倉的腔體中滑動。本發明提供了一種用於測定粉體的體積電阻率的方法，該方法包括測定粉體的電阻，利用測得的電阻值計算粉體的體積電阻率，其中，測定粉體的電阻的方法使用一種用於測定粉體的體積電阻率的裝置，該裝置包括絕緣料倉和兩個導電體，絕緣料倉的兩端開口；將一個導電體的至少一部分通過絕緣料倉一端的開口插入到絕緣料倉的腔體中，通過絕緣料倉另一端的開口將粉體填充到絕緣料倉的腔體中，然後將另一個導電體的至少一部分通過絕緣料倉另一端的開口插入到絕緣料倉的腔體中，兩個導電體與填充在絕緣料倉腔體中的粉體接觸，兩個導電體的插入到絕緣料倉腔體中的部分的至少端部與絕緣料倉的內壁無縫接觸，並且至少一個導電體的插入到絕緣料倉腔體中的部分能夠在絕緣料倉的腔體中滑動；對導電體施加壓力，使粉體的壓實密度為0.5-5.0克/立方釐米，使用電阻計測定填充在絕緣料倉腔體中的粉體的電阻。本發明提供的用於測定粉體的體積電阻率的裝置可以將粉體填充在絕緣料倉的腔體中，兩個導電體與填充在絕緣料倉腔體中的粉體接觸，在兩個導電體之間施加直流電壓，使用電阻計測定粉體的電阻，然後利用測得的電阻值計算粉體的體積電阻率即可，不需要常規的測定方法中的將粉體製成試樣的步驟；此外，可以通過在導電體上施加不同的壓力使粉體達到不同的壓實密度，從而測定粉體在不同壓實密度下的體積電阻率，因此本發明提供的用於測定粉體的體積電阻率的裝置可以方便快捷地測定粉體的體積電阻率。圖1為本發明提供的用於測定粉體的體積電阻率的裝置的剖視圖。具體實施例方式如圖1所示，本發明提供的用於測定粉體的體積電阻率的裝置包括兩個導電體l，其中，該裝置還包括絕緣料倉2，絕緣料倉2的兩端開口，在使用時，所述兩個導電體1各自的至少一部分分別通過絕緣料倉2兩端的開口插入到絕緣料倉2的腔體中，兩個導電體1的插入到絕緣料倉腔體中的部分的至少端部與絕緣料倉2的內壁無縫接觸，並且至少一個導電體1的插入到絕緣料倉腔體中的部分能夠在絕緣料倉的腔體中滑動。所述絕緣料倉2可以由現有的各種絕緣材料製成，只要能夠使絕緣料倉滿足絕緣的要求並且具有一定的硬度即可，優選由有機玻璃或硬質塑料製成。導電體1可以由現有的各種導電材料製成，只要能夠使導電體滿足導電的要求並且具有一定的硬度即可，優選由電阻小的金屬製成，如銅、不鏽鋼或鋁。在使用過程中，即測試過程中，所述兩個導電體l各自的至少一部分分別通過絕緣料倉2兩端的開口插入到絕緣料倉2的腔體中，兩個導電體1的插入到絕緣料倉腔體中的部分的至少端部與絕緣料倉2的內壁無縫接觸，並且至少一個導電體1的插入到絕緣料倉腔體中的部分能夠在絕緣料倉的腔體中滑動。兩個導電體1的插入到絕緣料倉腔體中的部分的至少端部與絕緣料倉2的內壁無縫接觸，可以有效地防止填充在絕緣料倉2的粉體洩漏，從而保證順利地進行測定。只要兩個導電體的插入到絕緣料倉腔體中的部分的端部與絕緣料倉的內壁無縫接觸，就可以實現上述效果，因此，對於導電體的除了所述端部的其它部分是否與絕緣料倉的內壁無縫接觸不作要求，導電體的除了所述端部的其它部分可以與絕緣料倉的內壁無縫接觸，也可以不與絕緣料倉的內壁無縫接觸。同時，至少一個導電體1的插入到絕緣料倉腔體中的部分能夠在絕緣料倉的腔體中滑動。只要其中一個導電體的插入到絕緣料倉腔體中的部分能夠在絕緣料倉的腔體中滑動，就能夠滿足要求。例如，在測定一種粉體的體積電阻率時，將一個導電體的至少一部分通過絕緣料倉一端的開口插入到絕緣料倉的腔體中，通過絕緣料倉另一端的開口將粉體填充到絕緣料倉的腔體中，然後將另一個導電體的至少一部分通過絕緣料倉另一端的開口插入到絕緣料倉的腔體中，可以通過對導電體施加壓力，使一個或兩個導電體在絕緣料倉的腔體中滑動，從而測定粉體在一定壓實密度下的電阻。測定完一種粉體的體積電阻率後，可以將能夠在絕緣料倉的腔體中滑動的一個或兩個導電體從絕緣料倉的腔體中取出，將測定完的粉體倒出，然後可以填充新的粉體，重複上述操作，測定該新的粉體的電阻。所述絕緣料倉的腔體的形狀可以為任意的規則形狀，例如，可以為圓柱形、多邊柱形。為了便於使兩個導電體的插入到絕緣料倉腔體中的部分的至少端部與絕緣料倉的內壁無縫接觸並且至少一個導電體的插入到絕緣料倉腔體中的部分能夠在絕緣料倉的腔體中滑動，所述絕緣料倉的腔體的形狀優選為圓柱形或正多邊柱形，例如正三角柱形、正方柱形或正六邊柱形。導電體的插入到絕緣料倉腔體中的部分的端部與絕緣料倉的腔體的形狀相同，並且所述端部的橫截面尺寸等於或略小於絕緣料倉的腔體的橫截面尺寸。導電體的除了所述端部的其它部分與絕緣料倉的腔體的形狀可以相同，也可以不同。為了便於測定粉體在不同壓實密度下的體積電阻率，兩個導電體的長度之和大於絕緣料倉腔體的長度。優選情況下，所述導電體上標註有刻度。按照該優選實施方式，可以方便地計算出填充在絕緣料倉的腔體中的粉體的長度，並且可以進一步根據粉體的長度計算出粉體的體積，從而計算出粉體的壓實密度。當只有一個導電體能夠在絕緣料倉的腔體中滑動時，可以只在該導電體上標註刻度即可。所述粉體可以為各種電池的電極材料。電極材料一般為包括正(負)極活性材料、導電劑和粘結劑的混合物。為了使正(負)極活性材料、導電劑和粘結劑混合均勻，可以將正(負)極活性材料、導電劑和粘結劑加入到溶劑中攪拌均勻後乾燥研磨。本發明提供的用於測定粉體的體積電阻率的裝置還可以包括壓力施加單元3，該壓力施加單元用於對導電體施加壓力，使粉體達到一定的壓實密度。所述壓力施加單元可以為任何能夠施加壓力的設備，例如氣壓裝置、手動機械式壓力裝置。優選情況下，如圖1所示，本發明提供的用於測定粉體的體積電阻率的裝置還可以包括絕緣底座4，可以將兩個導電體l中的任意一個垂直地安裝在該絕緣底座4上作為下導電體。在使用時，該下導電體通過絕緣料倉的一端的開口垂直插入到絕緣料倉的腔體中，將粉體填充到絕緣料倉的腔體中，將另外一個導電體作為上導電體通過絕緣料倉的另一端的開口垂直插入到絕緣料倉的腔體中。按照該優選實施方式，在測試過程中，可以對上導電體垂直地施加壓力，使上導電體在上下方向上滑動。本發明提供了一種用於測定粉體的體積電阻率的方法，該方法包括測定粉體的電阻，利用測得的電阻值計算粉體的體積電阻率，其中，測定粉體的電阻的方法使用一種用於測定粉體的體積電阻率的裝置，該裝置包括絕緣料倉和兩個導電體，絕緣料倉的兩端開口；將一個導電體的至少一部分通過絕緣料倉一端的開口插入到絕緣料倉的腔體中，通過絕緣料倉另一端的開口將粉體填充到絕緣料倉的腔體中，然後將另一個導電體的至少一部分通過絕緣料倉另一端的開口插入到絕緣料倉的腔體中，兩個導電體與填充在絕緣料倉腔體中的粉體接觸，兩個導電體的插入到絕緣料倉腔體中的部分的至少端部與絕緣料倉的內壁無縫接觸，並且至少一個導電體的插入到絕緣料倉腔體中的部分能夠在絕緣料倉的腔體中滑動；對導電體施加壓力，使粉體的壓實密度為0.5-5.0克/立方釐米，使用電阻計測定填充在絕緣料倉腔體中的粉體的電阻。其中，絕緣料倉和導電體的結構在上文中已做詳細描述，在此不再贅述。使用電阻計測定填充在絕緣料倉腔體中的粉體的電阻的方法可以為現有的常規的電阻測定方法，例如在兩個導電體之間連接電阻計，測定填充在絕緣料倉腔體中的粉體的電阻。所述電阻計可以為常規的電阻計。由於導電體的電阻很小，與粉體的電阻相差幾個數量級，因此導電體的電阻通常忽略不計。所述用於測定粉體的體積電阻率的裝置還可以包括壓力施加單元3，該壓力施加單元用於對導電體施加壓力，使粉體達到一定的壓實密度，從而可以測定粉體在不同的壓實密度下體積電阻率。優選情況下，如圖1所示，所述用於測定粉體的體積電阻率的裝置還可以包括絕緣底座4，可以將兩個導電體l中的任意一個垂直地安裝在該絕緣底座4上作為下導電體，該下導電體通過絕緣料倉的一端的開口垂直插入到絕緣料倉的腔體中，將粉體填充到絕緣料倉的腔體中，將另外一個導電體作為上導電體通過絕緣料倉的另一端的開口垂直插入到絕緣料倉的腔體中。可以通過已知的公式，利用測得的電阻值計算粉體的體積電阻率。例如，可以利用下式(1)計算粉體的體積電阻率。pv=Rv-S/L(1)其中，Pv表示粉體的體積電阻率(&cm)，Rv表示粉體的電阻(Q)，S表示填充在絕緣料倉的腔體中的粉體的橫截面面積(cm2)，與絕緣料倉的腔體的橫截面面積相等，L表示填充在絕緣料倉的腔體中的粉體的長度(cm)。優選情況下，所述導電體上標註有刻度。按照該優選實施方式，可以方便地計算出填充在絕緣料倉的腔體中的粉體的長度，並且可以進一步根據粉體的長度計算出粉體的體積，從而計算出粉體的壓實密度。當只有一個導電體能夠在絕緣料倉的腔體中滑動時，可以只在該導電體上標註刻度即可。本發明提供的裝置和方法可以方便快捷地測定粉體特別是電極材料的體積電阻率，預測電池內阻。根據測定的體積電阻率，可以確定電極材料中活性材料與導電劑的合適比例，優化電池電極材料配比，並確定最佳的壓實密度。下面通過實施例來更詳細地描述本發明。實施例1該實施例用於說明本發明提供的用於測定粉體的體積電阻率的裝置和方法。製備了如圖l所示的裝置。絕緣底座4的材料為有機玻璃，尺寸為12釐米(長度)X12釐米(寬度)X0.4釐米(高度)。導電體(即，下導電體)垂直地安裝在該絕緣底座4上，該下導電體通過絕緣料倉2的一端的開口垂直插入到絕緣料倉2的腔體中。絕緣料倉2的腔體的形狀為圓柱形，高度為IO釐米，橫截面面積為0.785釐米2;下導電體的插入到絕緣料倉2的腔體中的部分為圓柱體，高度為2釐米。導電體(即，上導電體)為圓柱體，高度為IO釐米，橫截面面積為0.785釐米2;上導電體上標註有刻度。上導電體和下導電體均由銅製成。壓力施加單元3為氣壓裝置。使用上述裝置按照以下步驟測定粉體的體積電阻率將如表1所示的電極材料各3克填充到絕緣料倉的腔體中，將上導電體通過絕緣料倉2的另一端的開口垂直插入到絕緣料倉2的腔體中。使用壓力施加單元3對上導電體施加壓力，使電極材料達到一定的壓實密度。在上下導電體之間連接電阻計(廣州科欣儀器有限公司，Agilent34970A)，使用電阻計測定填充在絕緣料倉腔體中的電極材料的電阻。利用式(1)，根據測得的電阻值計算電極材料的體積電阻率，結果如表l所示。表ltableseeoriginaldocumentpage11實施例2該實施例用於驗證實施例1的測定結果。將如實施例1表1中編號1-4的電極材料分別與90重量份溶劑N-甲基吡咯烷酮(NMP)混合均勻，製得正極漿料，將該正極槳料均勻塗布在鋁箔表面，乾燥後壓制至壓實密度為3.9克/立方釐米，得到正極極片。將如實施例1表1中編號5-8的電極材料分別與90重量份溶劑N-甲基吡咯烷酮(NMP)混合均勻，製得正極漿料，將該正極槳料均勻塗布在鋁箔表面，乾燥後壓制至壓實密度為3.7克/立方釐米，得到正極極片。將負極材料(100重量份負極活性物質石墨，5重量份粘合劑聚四氟乙烯)和40重量份溶劑NMP混合均勻，製得負極漿料，將該負極漿料均勻塗布在銅箔表面，乾燥後壓制至壓實密度為1.40千克/立方毫米，得到負極極片。將上述的正、負極片與聚丙烯膜巻繞成一個方型鋰離子電池的極芯，然後將非水電解液以3.8g/Ah的量注入電池殼中，密封，製成8支鋰離子電池。該電解液含有1摩爾/升LiPF6，溶劑為重量比為30:34:11:12的碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯和碳酸二甲酯的混合物。按照以下方法測定上述得到的電池的內阻，結果如表2所示。表2tableseeoriginaldocumentpage12從表2可以看出，實施例1測定的電極材料的體積電阻率與實施例2測得的電池內阻相對應，因此可以根據測定的體積電阻率，確定電極材料中活性材料與導電劑的合適比例，優化電池電極材料配比，並確定最佳的壓實密度。而且，從實施例1的測定過程來看，本發明提供的裝置和方法可以方便快捷地測定電極材料的體積電阻率。權利要求1、一種用於測定粉體電阻率的裝置，該裝置包括兩個導電體，其特徵在於，該裝置還包括絕緣料倉，絕緣料倉的兩端開口，在使用時，所述兩個導電體各自的至少一部分分別通過絕緣料倉兩端的開口插入到絕緣料倉的腔體中，兩個導電體的插入到絕緣料倉腔體中的部分的至少端部與絕緣料倉的內壁無縫接觸，並且至少一個導電體的插入到絕緣料倉腔體中的部分能夠在絕緣料倉的腔體中滑動。2、根據權利要求1所述的裝置，其中，所述絕緣料倉的腔體的形狀為圓形或多邊形的柱體。3、根據權利要求1所述的裝置，緣料倉腔體的長度。4、根據權利要求1所述的裝置，度。5、根據權利要求1所述的裝置，用於對導電體施加壓力。其中，兩個導電體的長度之和大於絕其中，一個或兩個導電體上標註有刻其中，該裝置還包括壓力施加單元，6、根據權利要求1所述的裝置，其中，該裝置還包括絕緣底座，兩個導電體中的任意一個垂直地安裝在該絕緣底座上。7、一種用於測定粉體的體積電阻率的方法，該方法包括測定粉體的電阻，利用測得的電阻值計算粉體的體積電阻率，其特徵在於，測定粉體的電阻的方法使用一種用於測定粉體的體積電阻率的裝置，該裝置包括絕緣料倉和兩個導電體，絕緣料倉的兩端開口；將一個導電體的至少一部分通過絕緣料倉一端的開口插入到絕緣料倉的腔體中，通過絕緣料倉另一端的開口將粉體填充到絕緣料倉的腔體中，然後將另一個導電體的至少一部分通過絕緣料倉另一端的開口插入到絕緣料倉的腔體中，兩個導電體與填充在絕緣料倉腔體中的粉體接觸，兩個導電體的插入到絕緣料倉腔體中的部分的至少端部與絕緣料倉的內壁無縫接觸，並且至少一個導電體的插入到絕緣料倉腔體中的部分能夠在絕緣料倉的腔體中滑動；對導電體施加壓力，使粉體的壓實密度為0.5-5.0克/立方釐米，使用電阻計測定填充到絕緣料倉腔體中的粉體的電阻。8、根據權利要求7所述的方法，其中，所述用於測定粉體的體積電阻率的裝置還包括絕緣底座，兩個導電體中的任意一個垂直地安裝在該絕緣底座上，垂直地安裝在該絕緣底座上的導電體通過絕緣料倉的一端的開口垂直插入到絕緣料倉的腔體中，將粉體填充到絕緣料倉的腔體中，將另外一個導電體通過絕緣料倉的另一端的開口垂直插入到絕緣料倉的腔體中。9、根據權利要求7所述的方法，其中，一個或兩個導電體上標註有刻度。全文摘要一種用於測定粉體的體積電阻率的裝置包括兩個導電體，其中，該裝置還包括絕緣料倉，絕緣料倉的兩端開口，在使用時，所述兩個導電體各自的至少一部分分別通過絕緣料倉兩端的開口插入到絕緣料倉的腔體中，兩個導電體的插入到絕緣料倉腔體中的部分的至少端部與絕緣料倉的內壁無縫接觸，並且至少一個導電體的插入到絕緣料倉腔體中的部分能夠在絕緣料倉的腔體中滑動。本發明還提供了一種利用該裝置測定粉體的體積電阻率的方法。本發明提供的裝置可以方便快捷地測定粉體的體積電阻率。文檔編號G01N27/04GK101315343SQ20071010377公開日2008年12月3日申請日期2007年5月29日優先權日2007年5月29日發明者劉海瑞,吳聲本,郜志華,麗黃申請人:上海比亞迪有限公司