專利名稱：鋰電池正極活性物質(zhì)的總電導(dǎo)率測定方法及導(dǎo)電性能評價方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種電池正極活性物質(zhì)的總電導(dǎo)率測定方法及導(dǎo)電性能評價方法，尤其是關(guān)于一種鋰電池正極活性物質(zhì)的總電導(dǎo)率測定方法及導(dǎo)電性能評價方法。

背景技術(shù)：
鋰電池主要包括極芯和非水電解液，所述極芯和非水電解液密封在電池殼體內(nèi)，所述極芯包括正極、負極及位于正極和負極之間的隔膜，所述正極包括集電體及負載在集電體上的正極材料，所述正極材料包括正極活性物質(zhì)和粘合劑。鋰電池正極活性物質(zhì)的種類主要有鋰鈷氧、磷酸亞鐵鋰和鋰鎳氧等。鋰電池正極活性物質(zhì)一般是混合導(dǎo)體，既有電子電導(dǎo)性，又有離子電導(dǎo)性，電子電導(dǎo)性源于電子在該材料中的傳導(dǎo)，離子電導(dǎo)性源于鋰離子在該材料中的遷移。正極活性物質(zhì)的電子電導(dǎo)率和離子電導(dǎo)率之和為正極活性物質(zhì)的總電導(dǎo)率。由于正極活性物質(zhì)的導(dǎo)電性能對電池的倍率放電性能有重要影響，因此在使用之前，一般需要評價正極活性物質(zhì)的導(dǎo)電性能?，F(xiàn)有的評價正極活性物質(zhì)的質(zhì)量一般包括分別測定不同正極活性物質(zhì)的電導(dǎo)率，對測得的電導(dǎo)率進行比較，電導(dǎo)率越高則說明正極活性物質(zhì)的導(dǎo)電性越好。
但是，目前公開的電導(dǎo)率測定方法只能夠測得正極活性物質(zhì)的電子電導(dǎo)率，無法測得正極活性物質(zhì)的總電導(dǎo)率，也無法測定其離子電導(dǎo)率。如黃學(xué)杰[黃學(xué)杰.電池工業(yè)，2004年8月，第九卷第四期]用直接伏安法測得磷酸亞鐵鋰的電子電導(dǎo)率；SUNG-YOON CHUNG等[SUNG-YOON CHUNG，JASON T.BLOKING，YET-MING CHIANG..Nature Materials，2002，1123]用四點法測試磷酸亞鐵鋰的電子電導(dǎo)率；S.L.Bewlay等[S.L.Bewlay*，K.Konstantinov，G.X.Wang，S.X.Dou，H.K.Liu.Materials Letters 58(2004)1788-1791]用兩點法測試磷酸亞鐵鋰的電子電導(dǎo)率。
以上方法僅測出了正極活性物質(zhì)(磷酸亞鐵鋰)的電子電導(dǎo)率，不能得到總電導(dǎo)率或離子電導(dǎo)率。由于在電池中正極活性物質(zhì)既有電子電導(dǎo)性，又有離子電導(dǎo)性，電子電導(dǎo)率和離子電導(dǎo)率對電池的倍率放電性能都有重要影響，因此根據(jù)上述方法測得的正極活性物質(zhì)的電子電導(dǎo)率評價正極活性物質(zhì)的導(dǎo)電性能時，評價的結(jié)果不太準(zhǔn)確，例如，有些正極活性物質(zhì)的電子電導(dǎo)率值比較高，但是由它制得的電池的倍率放電性能較低。因此為了更準(zhǔn)確地評價正極活性物質(zhì)的導(dǎo)電性能，需要測定正極活性物質(zhì)的總電導(dǎo)率。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有的電導(dǎo)率測定方法無法測得正極活性物質(zhì)的總電導(dǎo)率的缺點以及現(xiàn)有的正極活性物質(zhì)的導(dǎo)電性能評價方法的結(jié)果不準(zhǔn)確的缺點，提供一種鋰電池正極活性物質(zhì)的總電導(dǎo)率測定方法以及評價結(jié)果準(zhǔn)確的鋰電池正極活性物質(zhì)的導(dǎo)電性能評價方法。
本發(fā)明提供了一種鋰電池正極活性物質(zhì)的總電導(dǎo)率的測定方法，其中，該方法包括測定規(guī)則柱體的電阻值，所述規(guī)則柱體含有鋰電池正極活性物質(zhì)和鋰離子固體電解質(zhì)，鋰離子固體電解質(zhì)位于規(guī)則柱體的兩端；利用σ＝L/(R×S)計算所述正極活性物質(zhì)的總電導(dǎo)率，其中L為所述規(guī)則柱體的正極活性物質(zhì)部分的高度，R為所述規(guī)則柱體的電阻值，S為所述規(guī)則柱體的橫截面面積。
本發(fā)明還提供了一種鋰電池正極活性物質(zhì)的導(dǎo)電性能評價方法，其中，該方法包括利用本發(fā)明提供的鋰電池正極活性物質(zhì)的總電導(dǎo)率的測定方法分別測定兩種或兩種以上正極活性物質(zhì)的總電導(dǎo)率，根據(jù)正極活性物質(zhì)的總電導(dǎo)率評價正極活性物質(zhì)的導(dǎo)電性能。
根據(jù)本發(fā)明提供的鋰電池正極活性物質(zhì)的總電導(dǎo)率的測定方法，位于所述規(guī)則柱體兩端的鋰離子固體電解質(zhì)可以嵌入、脫嵌鋰離子，因此在測定所述規(guī)則柱體的電阻值的過程中，所述規(guī)則柱體通電流時既有電子導(dǎo)電，又有離子(鋰離子)導(dǎo)電，最終得到的電導(dǎo)率為電子電導(dǎo)率和離子電導(dǎo)率之和即總電導(dǎo)率。但是，如果按照現(xiàn)有的電導(dǎo)率測定方法，規(guī)則柱體只由正極活性物質(zhì)形成，則在通電流時只有電子導(dǎo)電，沒有離子導(dǎo)電，因此計算得到的電導(dǎo)率僅為電子電導(dǎo)率。同時，本發(fā)明提供的鋰電池正極活性物質(zhì)的導(dǎo)電性能評價方法根據(jù)正極活性物質(zhì)的總電導(dǎo)率來表征其導(dǎo)電性能，由于總電導(dǎo)率不僅可以反映正極活性物質(zhì)的電子電導(dǎo)性，也可以反映離子電導(dǎo)性，因此評價的結(jié)果更加準(zhǔn)確。



圖1為實施例1中夾過純LiFePO4圓片的銅片的X射線光電子光譜(XPS)圖； 圖2為實施例1中夾過TiS2/LiFePO4/TiS2圓片的銅片上圓斑的XPS圖； 圖3為實施例1中LiFePO4圓片的線性掃描伏安圖； 圖4為實施例1中TiS2/LiFePO4/TiS2圓片的線性掃描伏安圖； 圖5為實施例2中LiFePO4圓片的線性掃描伏安圖； 圖6為實施例2中MoS2/LiFePO4/MoS2圓片的線性掃描伏安圖。

具體實施例方式 本發(fā)明提供的鋰電池正極活性物質(zhì)的總電導(dǎo)率的測定方法包括測定規(guī)則柱體的電阻值，所述規(guī)則柱體含有鋰電池正極活性物質(zhì)和鋰離子固體電解質(zhì)，鋰離子固體電解質(zhì)位于規(guī)則柱體的兩端；利用σ＝L/(R×S)計算所述正極活性物質(zhì)的總電導(dǎo)率，其中L為所述規(guī)則柱體的正極活性物質(zhì)部分的高度，R為所述規(guī)則柱體的電阻值，S為所述規(guī)則柱體的橫截面面積。
所述鋰離子固體電解質(zhì)可以為現(xiàn)有的各種鋰離子固體電解質(zhì)，優(yōu)選情況下，所述鋰離子固體電解質(zhì)的電子電導(dǎo)率不小于鋰電池正極活性物質(zhì)的10倍，更優(yōu)選所述鋰離子固體電解質(zhì)的電子電導(dǎo)率不小于鋰電池正極活性物質(zhì)的100倍。所述鋰離子固體電解質(zhì)優(yōu)選為金屬硫化物，所述金屬硫化物的例子包括但不限于鋯的硫化物、鉿的硫化物、鈦的硫化物、釩的硫化物、鈮的硫化物、鉭的硫化物、鉻的硫化物、鉬的硫化物和鎢的硫化物。所述金屬硫化物優(yōu)選為TiS2、MoS2和WS2中的一種或幾種。
本發(fā)明提供的總電導(dǎo)率的測定方法適用于測定現(xiàn)有的各種鋰電池正極活性物質(zhì)的總電導(dǎo)率，例如磷酸亞鐵鋰、鋰鎳氧、鋰錳氧、鋰鈷氧和鈷鎳錳的三元含鋰氧化物，只要它們能夠形成為所述規(guī)則柱體。由于磷酸亞鐵鋰容易形成為規(guī)則柱體，因此該方法特別適用于測定磷酸亞鐵鋰的總電導(dǎo)率。
在所述規(guī)則柱體中，所述鋰電池正極活性物質(zhì)與鋰離子固體電解質(zhì)的重量比為1∶0.1-3，優(yōu)選為1∶0.1-1。
所述規(guī)則柱體可以通過現(xiàn)有的各種方法制成，例如所述規(guī)則柱體的制備方法包括將所述鋰電池正極活性物質(zhì)與鋰離子固體電解質(zhì)在模具中擠壓。按照本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，將一部分鋰離子固體電解質(zhì)放入規(guī)則柱形模具中，然后將鋰電池正極活性物質(zhì)放入到該模具中，之后再放入一部分鋰離子固體電解質(zhì)，然后進行擠壓，即可將所述鋰電池正極活性物質(zhì)與鋰離子固體電解質(zhì)而形成為規(guī)則柱體，并且鋰離子固體電解質(zhì)位于柱體的兩端。所述模具的形狀與規(guī)則柱體的形狀相對應(yīng)。
所述擠壓的條件只要使鋰電池正極活性物質(zhì)的壓實密度不小于1.0克/立方厘米，優(yōu)選為2.0-3.0克/立方厘米即可。例如，所述擠壓的條件包括壓強為200-500兆帕，擠壓時間為10-80秒。
所述規(guī)則柱體是指柱體的底面與橫截面相互平行而且面積相等，并且側(cè)面與兩個底面垂直。所述規(guī)則柱體的橫截面優(yōu)選為圓形、橢圓形、正多邊形或長方形，更優(yōu)選為圓形。
所述規(guī)則柱體的電阻值的測定方法可以為常規(guī)的測定方法，例如可以將規(guī)則柱體的兩端與電阻計相連，利用電阻計測定規(guī)則柱體的電阻；或者利用伏安法計算規(guī)則柱體的電阻。由于鋰離子固體電解質(zhì)的電子電導(dǎo)率至少為正極活性物質(zhì)的10倍，因此鋰離子固體電解質(zhì)的電阻與正極活性物質(zhì)的電阻相差至少一個數(shù)量級，為了計算方便，鋰離子固體電解質(zhì)的電阻可以忽略不計，將規(guī)則柱體的電阻值作為正極活性物質(zhì)的電阻值。
本發(fā)明還可以測定鋰電池正極活性物質(zhì)的離子電導(dǎo)率，鋰電池正極活性物質(zhì)的離子電導(dǎo)率的測定方法包括利用本發(fā)明提供的鋰電池正極活性物質(zhì)的總電導(dǎo)率的測定方法測定正極活性物質(zhì)的總電導(dǎo)率，將該總電導(dǎo)率減去正極活性物質(zhì)的電子電導(dǎo)率，得到正極活性物質(zhì)的離子電導(dǎo)率。
其中總電導(dǎo)率的測定方法在上文中已做詳細描述，在此不再贅述。
正極活性物質(zhì)的電子電導(dǎo)率的測定方法可以為常規(guī)的電子電導(dǎo)率的測定方法，例如將正極活性物質(zhì)形成為規(guī)則柱體，測定該規(guī)則柱體的電阻值，利用σe＝L′/(R′×S’)計算所述正極活性物質(zhì)的電子電導(dǎo)率σe，L′為所述正極活性物質(zhì)規(guī)則柱體側(cè)面的高，R′為該規(guī)則柱體的電阻值，S′為規(guī)則柱體的橫截面面積。
可以采用與測定總電導(dǎo)率時相同的方法將正極活性物質(zhì)形成為規(guī)則柱體并測定該規(guī)則柱體的電阻值。
本發(fā)明提供的鋰電池正極活性物質(zhì)的導(dǎo)電性能評價方法包括利用本發(fā)明提供的鋰電池正極活性物質(zhì)的總電導(dǎo)率的測定方法分別測定兩種或兩種以上正極活性物質(zhì)的總電導(dǎo)率，根據(jù)正極活性物質(zhì)的總電導(dǎo)率評價正極活性物質(zhì)的導(dǎo)電性能。
在根據(jù)正極活性物質(zhì)的總電導(dǎo)率評價正極活性物質(zhì)的導(dǎo)電性能時，對測得的各正極活性物質(zhì)的總電導(dǎo)率進行比較，總電導(dǎo)率高的正極活性物質(zhì)的導(dǎo)電性能好。正極活性物質(zhì)的導(dǎo)電性能與電池的倍率放電性能有關(guān)，在其它條件相同的情況下，正極活性物質(zhì)的導(dǎo)電性能越好，電池的倍率放電性能越好。
本發(fā)明的方法適用于評價現(xiàn)有各種正極活性物質(zhì)的導(dǎo)電性能，下面的實施例以磷酸亞鐵鋰為例具體說明本發(fā)明提供的正極活性物質(zhì)導(dǎo)電性能的評價方法。
本發(fā)明提供的方法可以方便快捷求出鋰電池正極活性物質(zhì)的總電導(dǎo)率，并且可以根據(jù)測定的總電導(dǎo)率更準(zhǔn)確地評價鋰電池正極活性物質(zhì)的導(dǎo)電性能。
下面通過實施例來更詳細地描述本發(fā)明。
實施例1 該實施例用于說明本發(fā)明提供的鋰電池正極活性物質(zhì)的總電導(dǎo)率的測定方法。
依次將0.05克TiS2固體粉末、0.2克LiFePO4粉末和0.05克TiS2固體粉末裝進圓柱形模具中，然后在粉末壓片機中以200MPa壓20秒，得到TiS2/LiFePO4/TiS2測試圓片，該圓片的直徑為1.31厘米，其中LiFePO4層的厚度是0.099厘米。
TiS2/LiFePO4/TiS2測試圓片兩側(cè)分別放置一銅片作為集流體和引線，銅片外面用一絕緣模具夾緊，在電化學(xué)工作站CHI604B上做線性掃描伏安法測試(測試條件為25℃，0.0V～4.2V，0.001V/s)，兩銅片分別與電化學(xué)工作站的兩條引線相連，測試結(jié)果如圖4所示，求出其電阻是121Ω。利用σ＝L/(R×S)計算所述LiFePO4粉末的總電導(dǎo)率，σ＝(4×0.099)/[121×3.14×(1.31)2]＝6.07×10-4S/cm 按照上述操作步驟，重復(fù)制備TiS2/LiFePO4/TiS2測試圓片并測定LiFePO4粉末的總電導(dǎo)率，結(jié)果如表1所示。
表1
將0.2克LiFePO4粉末和0.05克TiS2固體粉末裝進圓柱形模具中，然后在粉末壓片機中以200MPa壓20秒，得到LiFePO4測試圓片，該圓片的直徑為1.31厘米，厚度是0.093厘米。
LiFePO4測試圓片兩側(cè)分別放置一銅片作為集流體和引線，銅片外面用一絕緣模具夾緊，在電化學(xué)工作站CHI604B上做線性掃描伏安法測試(測試條件為25℃，0.0V～3.0V，0.005V/S)，兩銅片分別與電化學(xué)工作站的兩條引線相連，測試結(jié)果如圖3所示，求出其電阻是1912Ω。利用σe＝L′/(R′×S’)計算所述LiFePO4粉末的電子電導(dǎo)率，σe＝(4×0.093)/[1912×3.14×(1.31)2]＝3.61×10-5S/cm 按照上述操作步驟，重復(fù)制備LiFePO4測試圓片并測定LiFePO4粉末的電子電導(dǎo)率，結(jié)果如表2所示。
表2
將LiFePO4的總電導(dǎo)率減去電子電導(dǎo)率即求得離子電導(dǎo)率 σi＝σ-σe＝6.03×10-4-3.62×10-5＝5.67×10-4S/cm LiFePO4測試圓片做完線形掃描后，夾著它的銅片外觀沒有變化；而TiS2/LiFePO4/TiS2測試圓片做完線形掃描后，夾著它的銅片上，和它接觸過的地方出現(xiàn)和圓片同樣大小的藍紫色圓斑。用型號為PHI5800的X射線光電子光譜儀在Al mono，250.0w，0.045.0°的條件下分別測定夾過LiFePO4測試圓片的銅片以及夾過TiS2/LiFePO4/TiS2測試圓片的銅片上的藍紫色圓斑的組成，XPS圖分別如圖1和圖2所示，在圖1中，Cu2p3為60.0原子％，C1s為28.3原子％，O1s為11.7原子％；在圖2中，C1s為60.3原子％，O1s為28.2原子％，Cu2p3為6.2原子％，Li1s為3.2原子％，P2p為2.1原子％。對比圖1和圖2可以看出，夾過LiFePO4測試圓片的銅片上沒有出現(xiàn)圓斑，沒有Li1s峰，而夾過TiS2/LiFePO4/TiS2測試圓片的銅片上圓斑的XPS圖中有Li1s峰。表明通電時TiS2/LiFePO4/TiS2測試圓片有Li+遷移，從而有Li+沉積在銅片上，而純LiFePO4測試圓片中沒有Li+遷移。則TiS2/LiFePO4/TiS2測試圓片中既有電子導(dǎo)電又有離子導(dǎo)電，LiFePO4測試圓片中只有電子導(dǎo)電。
實施例2 該實施例用于說明本發(fā)明提供的鋰電池正極活性物質(zhì)的總電導(dǎo)率的測定方法。
依次將0.1克TiS2固體粉末、0.35克LiFePO4粉末和0.1克TiS2固體粉末裝進圓柱形模具中，然后在粉末壓片機中以300MPa壓40秒，得到TiS2/LiFePO4/TiS2測試圓片，該圓片的直徑為1.31厘米，其中LiFePO4層的厚度是0.108厘米。
按照與實施例1中相同的方法對TiS2/LiFePO4/TiS2測試圓片做線性掃描伏安法測試，不同的是測試條件為25℃，0.0V～1.0V，0.005V/S，測試結(jié)果如圖6所示，求出其電阻是605Ω。按照與實施例1中相同的方法計算所述LiFePO4粉末的總電導(dǎo)率σ為1.33×10-4S/cm 按照上述操作步驟，重復(fù)制備TiS2/LiFePO4/TiS2測試圓片并測定LiFePO4粉末的總電導(dǎo)率，結(jié)果如表3所示。
表3
將0.35克LiFePO4粉末裝進圓柱形模具中，然后在粉末壓片機中以300MPa壓40秒，得到LiFePO4測試圓片，該圓片的直徑為1.31厘米，厚度是0.108厘米。
按照與實施例1中相同的方法對LiFePO4測試圓片做線性掃描伏安法測試，不同的是測試條件為25℃，0.0V～1.0V，0.01V/S，測試結(jié)果如圖5所示，求出其電阻是18514Ω。按照與實施例1中相同的方法計算所述LiFePO4粉末的電子電導(dǎo)率σe為4.33×10-6S/cm。
按照上述操作步驟，重復(fù)制備LiFePO4測試圓片并測定LiFePO4粉末的電子電導(dǎo)率，結(jié)果如表4所示。
表4
將LiFePO4的總電導(dǎo)率減去電子電導(dǎo)率即求得離子電導(dǎo)率 σi＝σ-σe＝1.32×10-4-4.34×10-6＝1.28×10-4S/cm 實施例3 該實施例用于說明本發(fā)明提供的鋰電池正極活性物質(zhì)的總電導(dǎo)率的測定方法。
依次將0.15克TiS2固體粉末、0.4克LiFePO4粉末和0.05克TiS2固體粉末裝進圓柱形模具中，然后在粉末壓片機中以350MPa壓50秒，得到TiS2/LiFePO4/TiS2測試圓片，該圓片的直徑為1.31厘米，其中LiFePO4層的厚度是0.096厘米。
按照與實施例1中相同的方法對TiS2/LiFePO4/TiS2測試圓片做線性掃描伏安法測試，求出其電阻是7.6Ω。按照與實施例1中相同的方法計算所述LiFePO4粉末的總電導(dǎo)率σ為9.38×10-3S/cm 按照上述操作步驟，重復(fù)制備TiS2/LiFePO4/TiS2測試圓片并測定LiFePO4粉末的總電導(dǎo)率，結(jié)果如表5所示。
表5
將0.4克LiFePO4粉末裝進圓柱形模具中，然后在粉末壓片機中以350MPa壓50秒，得到LiFePO4測試圓片，該圓片的直徑為1.31厘米，厚度是0.0968厘米。
按照與實施例1中相同的方法對LiFePO4測試圓片做線性掃描伏安法測試，求出其電阻是760Ω。按照與實施例1中相同的方法計算所述LiFePO4粉末的電子電導(dǎo)率σe為9.45×10-5S/cm。
按照上述操作步驟，重復(fù)制備LiFePO4測試圓片并測定LiFePO4粉末的電子電導(dǎo)率，結(jié)果如表6所示。
表6
將LiFePO4的總電導(dǎo)率減去電子電導(dǎo)率即求得離子電導(dǎo)率 σi＝σ-σe＝9.25×10-3-9.46×10-5＝9.15×10-3S/cm 實施例4 該實施例用于說明本發(fā)明提供的鋰電池正極活性物質(zhì)的總電導(dǎo)率的測定方法。
依次將0.2克TiS2固體粉末、0.56克LiFePO4粉末和0.2克TiS2固體粉末裝進圓柱形模具中，然后在粉末壓片機中以400MPa壓60秒，得到TiS2/LiFePO4/TiS2測試圓片，該圓片的直徑為1.31厘米，其中LiFePO4層的厚度是0.0891厘米。
按照與實施例1中相同的方法對TiS2/LiFePO4/TiS2測試圓片做線性掃描伏安法測試，求出其電阻是119Ω。按照與實施例1中相同的方法計算所述LiFePO4粉末的總電導(dǎo)率σ為5.56×10-4S/cm 按照上述操作步驟，重復(fù)制備TiS2/LiFePO4/TiS2測試圓片并測定LiFePO4粉末的總電導(dǎo)率，結(jié)果如表7所示。
表7
將0.56克LiFePO4粉末裝進圓柱形模具中，然后在粉末壓片機中以400MPa壓60秒，得到LiFePO4測試圓片，該圓片的直徑為1.31厘米，厚度是0.0931厘米。
按照與實施例1中相同的方法對LiFePO4測試圓片做線性掃描伏安法測試，求出其電阻是2180Ω。按照與實施例1中相同的方法計算所述LiFePO4粉末的電子電導(dǎo)率σe為3.17×10-5S/cm。
按照上述操作步驟，重復(fù)制備LiFePO4測試圓片并測定LiFePO4粉末的電子電導(dǎo)率，結(jié)果如表8所示。
表8
將LiFePO4的總電導(dǎo)率減去電子電導(dǎo)率即求得離子電導(dǎo)率 σi＝σ-σe＝5.41×10-4-3.16×10-5＝5.09×10-4S/cm 實施例5 該實施例用于說明本發(fā)明提供的鋰電池正極活性物質(zhì)的總電導(dǎo)率的測定方法。
依次將0.25克MoS2固體粉末、0.65克LiFePO4粉末和0.25克MoS2固體粉末裝進圓柱形模具中，然后在粉末壓片機中以450MPa壓70秒，得到MoS2/LiFePO4/MoS2測試圓片，該圓片的直徑為1.31厘米，其中LiFePO4層的厚度是0.0936厘米。
按照與實施例1中相同的方法對MoS2/LiFePO4/MoS2測試圓片做線性掃描伏安法測試，求出其電阻是48Ω。按照與實施例1中相同的方法計算所述LiFePO4粉末的總電導(dǎo)率σ為1.45×10-3S/cm 按照上述操作步驟，重復(fù)制備MoS2/LiFePO4/MoS2測試圓片并測定LiFePO4粉末的總電導(dǎo)率，結(jié)果如表9所示。
表9
將0.65克LiFePO4粉末裝進圓柱形模具中，然后在粉末壓片機中以450MPa壓70秒，得到LiFePO4測試圓片，該圓片的直徑為1.31厘米，厚度是0.0938厘米。
按照與實施例1中相同的方法對LiFePO4測試圓片做線性掃描伏安法測試，求出其電阻是760Ω。按照與實施例1中相同的方法計算所述LiFePO4粉末的電子電導(dǎo)率σe為9.16×10-5S/cm。
按照上述操作步驟，重復(fù)制備LiFePO4測試圓片并測定LiFePO4粉末的電子電導(dǎo)率，結(jié)果如表10所示。
表10
將LiFePO4的總電導(dǎo)率減去電子電導(dǎo)率即求得離子電導(dǎo)率 σi＝σ-σe＝1.46×10-3-9.13×10-5＝1.36×10-3S/cm 實施例6 該實施例用于說明本發(fā)明提供的鋰電池正極活性物質(zhì)的總電導(dǎo)率的測定方法。
依次將0.3克WS2固體粉末、0.8克LiFePO4粉末和0.3克WS2固體粉末裝進圓柱形模具中，然后在粉末壓片機中以500MPa壓50秒，得到WS2/LiFePO4/WS2測試圓片，該圓片的直徑為1.31厘米，其中LiFePO4層的厚度是0.0895厘米。
按照與實施例1中相同的方法對WS2/LiFePO4/WS2測試圓片做線性掃描伏安法測試，求出其電阻是120Ω。按照與實施例1中相同的方法計算所述LiFePO4粉末的總電導(dǎo)率σ為5.54×10-4S/cm 按照上述操作步驟，重復(fù)制備WS2/LiFePO4/WS2測試圓片并測定LiFePO4粉末的總電導(dǎo)率，結(jié)果如表11所示。
表11
將0.8克LiFePO4粉末裝進圓柱形模具中，然后在粉末壓片機中以500MPa壓50秒，得到LiFePO4測試圓片，該圓片的直徑為1.31厘米，厚度是0.0908厘米。
按照與實施例1中相同的方法對LiFePO4測試圓片做線性掃描伏安法測試，求出其電阻是1109Ω。按照與實施例1中相同的方法計算所述LiFePO4粉末的電子電導(dǎo)率σe為6.08×10-5S/cm。
按照上述操作步驟，重復(fù)制備LiFePO4測試圓片并測定LiFePO4粉末的電子電導(dǎo)率，結(jié)果如表12所示。
表12
將LiFePO4的總電導(dǎo)率減去電子電導(dǎo)率即求得離子電導(dǎo)率 σi＝σ-σe＝5.57×10-4-6.08×10-5＝4.97×10-4S 實施例7 該實施例用于測定由實施例1的LiFePO4制成的電池的性能。
將100重量份實施例1中測定的LiFePO4與4重量份聚偏氟乙烯、4重量份導(dǎo)電劑乙炔黑和40重量份溶劑N-甲基吡咯烷酮混合均勻，制得正極漿料，將該正極漿料均勻涂布在鋁箔表面，干燥后壓制，得到正極極片。其中該正極極片含有8.66克正極活性物質(zhì)LiFePO4。
將負極材料(100重量份負極活性物質(zhì)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，制得負極漿料，將該負極漿料均勻涂布在銅箔表面，干燥后壓制，得到負極極片。其中該負極極片含有3.62克負極活性物質(zhì)石墨。
將上述的正、負極片與聚丙烯膜卷繞成一個方型鋰離子電池的極芯，然后將非水電解液以3.8g/Ah的量注入電池殼中，密封，制成鋰離子電池。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。
利用以下方法測定電池的倍率放電性能將電池用1C恒壓充電至3.8V，擱置10分鐘，3C放電至2.0V，結(jié)果如表13所示。
實施例8-12 實施例8-12用于分別測定由實施例2-6的LiFePO4制成的電池的性能。
按照與實施例7相同的方法，分別用實施例2-6的LiFePO4制成電池，并測定電池的倍率放電性能，結(jié)果如表13所示。
將實施例1-6中的LiFePO4制成的分別編號為a1-a6，并將實施例7-12中的電池分別編號為A1-A6。
表13
從表13可以看出，根據(jù)LiFePO4的總電導(dǎo)率值的大小，LiFePO4的導(dǎo)電性能評價結(jié)果為a3＞a5＞a1＞a6＞a4＞a2；電池的倍率放電性能的測定結(jié)果為A3＞A5＞A1＞A6＞A4＞A2。本發(fā)明提供的質(zhì)量評價方法的評價結(jié)果與電池性能的測試結(jié)果完全一致，但是，根據(jù)LiFePO4的電子電導(dǎo)率值的大小，LiFePO4的導(dǎo)電性能評價結(jié)果為a3＞a5＞a6＞a1＞a4＞a2，與電池的倍率放電性能的測定結(jié)果不太一致，說明采用本發(fā)明的方法可以更準(zhǔn)確地評價鋰電池正極活性物質(zhì)的導(dǎo)電性能。
權(quán)利要求
1、一種鋰電池正極活性物質(zhì)的總電導(dǎo)率測定方法，其特征在于，該方法包括測定規(guī)則柱體的電阻值，所述規(guī)則柱體含有鋰電池正極活性物質(zhì)和鋰離子固體電解質(zhì)，鋰離子固體電解質(zhì)位于規(guī)則柱體的兩端；利用σ＝L/(R×S)計算所述正極活性物質(zhì)的總電導(dǎo)率，其中L為所述規(guī)則柱體的正極活性物質(zhì)部分的高度，R為所述規(guī)則柱體的電阻值，S為所述規(guī)則柱體的橫截面面積。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述規(guī)則柱體的壓實密度不小于1.0克/立方厘米。
3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述鋰電池正極活性物質(zhì)與鋰離子固體電解質(zhì)的重量比為1∶0.1-3。
4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述鋰離子固體電解質(zhì)為金屬硫化物，該金屬硫化物選自鋯的硫化物、鉿的硫化物、鈦的硫化物、釩的硫化物、鈮的硫化物、鉭的硫化物、鉻的硫化物、鉬的硫化物和鎢的硫化物中的一種或幾種。
5、根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述金屬硫化物選自TiS2、MoS2和WS2中的一種或幾種。
6、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述鋰電池正極活性物質(zhì)為磷酸亞鐵鋰。
7、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述規(guī)則柱體的制備方法包括將鋰電池正極活性物質(zhì)與鋰離子固體電解質(zhì)在模具中擠壓。
8、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述規(guī)則柱體的橫截面為圓形、橢圓形、正多邊形或長方形。
9、根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述規(guī)則柱體的橫截面為圓形。
10、一種鋰電池正極活性物質(zhì)的導(dǎo)電性能評價方法，其特征在于，該方法包括利用權(quán)利要求1-9中任意一項所述的方法分別測定兩種或兩種以上正極活性物質(zhì)的總電導(dǎo)率，根據(jù)正極活性物質(zhì)的總電導(dǎo)率評價正極活性物質(zhì)的導(dǎo)電性能。
全文摘要
一種鋰電池正極活性物質(zhì)的總電導(dǎo)率的測定方法包括測定規(guī)則柱體的電阻值，所述規(guī)則柱體含有鋰電池正極活性物質(zhì)和鋰離子固體電解質(zhì)，鋰離子固體電解質(zhì)位于規(guī)則柱體的兩端；利用σ＝L/(R×S)計算所述正極活性物質(zhì)的總電導(dǎo)率，其中L為所述規(guī)則柱體的正極活性物質(zhì)部分的高度，R為所述規(guī)則柱體的電阻值，S為所述規(guī)則柱體的橫截面面積。本發(fā)明還提供了一種鋰電池正極活性物質(zhì)導(dǎo)電性能的評價方法。本發(fā)明提供的鋰電池正極活性物質(zhì)的總電導(dǎo)率的測定方法可以快捷地測得鋰電池正極活性物質(zhì)的總電導(dǎo)率。本發(fā)明提供的鋰電池正極活性物質(zhì)的導(dǎo)電性能評價方法可以更加準(zhǔn)確地評價、比較不同鋰電池正極活性物質(zhì)的導(dǎo)電性能。
文檔編號G01R31/36GK101354430SQ200710129748
公開日2009年1月28日 申請日期2007年7月25日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月25日
發(fā)明者李會林, 曹文玉 申請人:比亞迪股份有限公司