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硅材料粉體在不同測試方法下導電性能對比

一、背景

硅材料在鋰離子電池中主要用作負極材料。與石墨材料組成硅碳復合材料,其比容量和抗壓性較傳統石墨烯材料優勢更加顯著,是實現高能量密度儲能電池的關鍵材料

粉末材料性能與電池容量、倍率及安全性能密切相關,而粉末材料電阻率是粉末性能評估的關鍵參數之一。粉末材料電阻率常用的測定方法有兩探針和四探針兩種方式(如圖1),兩探針法的測試電極分別置于樣品上下兩側,通過施加激勵電流,檢測樣品上下兩側的電壓,最終得到樣品的整體電阻,并可通過樣品成型尺寸換算得到樣品的電阻率;四探針法的測試電極置于樣品同側,通過在外電極施加激勵電流,內電極檢測電壓,實現粉末材料表面電阻的測定。 
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1 粉末材料電阻率測定方法
左:兩探針  右:四探針
一般情況下,大電阻值材料使用兩探針模式測試,小電阻值材料使用四探針模式測試,我們使用FDM-1650產品,對同一種硅材料進行兩探針與四探針兩種不同測試方法進行測試,可以對比出不同測試方法下測得硅材料導電性的差異。

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二、測試方法

測試樣品:納米硅

測試原理:探針模式四探針模式;
測試參數:實驗面積78.54mm2,樣品量0.2g,采用變壓模式進行測試,測試壓強范圍:3-500MPa,壓強步進20MPa,保壓時間10S。
測試結果分析:
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圖2 兩種方法下電阻率隨壓強的變化
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1 兩種測試方法下硅材料的電阻率

以上數據表明在使用兩種測試方法測得的電阻率均隨壓力的增大而呈現遞減趨勢,且趨勢一致(如圖2所示)。在平行測試過程中,兩探針模式下測得的COV明顯低于四探針模式,這也反映了大電阻樣品更適用于用兩探針模式來進行測試。因此,用戶可根據不同樣品類型的測試結果的穩定性選擇合適的測試方法。

三、結論

選擇合適的測量方法及測試條件對粉末材料電阻率進行測定,可有效評估粉末制成工藝的穩定性,同時幫助研發人員提前預估成品電芯的內阻及倍率性能,有效加快研發進度。

利電  2024-12-20  |  閱讀:1260
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