锂离子电池用人造石墨导电性测试
因您的需求、实验方案、检测样品、测试过程不同,相应的参考标准请咨询在线工程师!
文章概述:本文针对锂离子电池负极用人造石墨材料,系统阐述导电性核心测试技术。重点检测对象涵盖石墨粉体的电导率、电阻率及微观结构特性,关键项目包括四探针法体积电阻(≤0.5Ω·cm)、粉末电阻率(参照ASTM D257)、比表面积(≥1.5m²/g)和粒度分布(D50范围1-20μm)。通过标准化评估,确保材料满足高倍率充放电和循环稳定性要求,提升电池能量密度和寿命性能。
检测项目
导电性能检测:
- 体积电阻率:测量值≤0.5Ω·cm(参照ASTMD257)
- 粉末电阻率:测试范围0.1-100Ω·cm,精度±0.1%
- 表面电阻:电极界面阻抗≤10mΩ(参照ISO3915)
- 粒度分布:D50值1-20μm,span值≤1.5(参照GB/T19077)
- 比表面积:BET法测定≥1.5m²/g(误差±0.05m²/g)
- 振实密度:测试值≥0.8g/cm³(参照ISO3953)
- 碳含量:总碳≥99.9%,灰分≤0.1%(参照GB/T3521)
- 杂质元素:铁、铜含量≤10ppm(检测限0.1ppm)
- 氧含量:非挥发性氧≤500ppm(参照ASTME1019)
- 石墨化度:拉曼光谱ID/IG比值≤0.2(参照ISO20335)
- 晶体取向:XRD法(002)晶面间距≤0.336nm
- 孔隙率:开孔率≤5%,闭孔率≤3%(参照GB/T21650)
- 锂离子扩散系数:测试值≥10⁻¹²cm²/s(参照IEC62660)
- 首次库仑效率:≥95%(半电池测试)
- 倍率性能:5C放电容量保持率≥90%(参照GB/T18287)
- 热膨胀系数:≤5×10⁻⁶/K(温度范围25-100℃)
- 热导率:≥50W/(m·K)(参照ASTME1461)
- 分解温度:≥600℃(TGA法失重≤1%)
- 硬度测试:莫氏硬度≥1(参照ISO6507)
- 抗压强度:≥50MPa(误差±2MPa)
- 耐磨性:磨损率≤0.1mg/cycle(参照ASTMG65)
- 表面形貌:SEM观察无裂纹缺陷(放大倍数10kX)
- 涂层均匀性:厚度偏差±0.5μm(参照ISO2178)
- 接触角:水接触角≥90°(参照GB/T30693)
- 湿度影响:85%RH下电阻变化≤5%(参照IEC60068)
- 温度循环:-40℃至85℃电阻稳定性±2%(参照MIL-STD-810)
- 老化试验:1000小时容量衰减≤5%(参照GB/T31485)
- 热失控温度:≥150℃(参照JianCe1642)
- 短路耐受:瞬间电流≥100A无起火(参照IEC62133)
- 气体释放:CO释放量≤10ppm(参照GB/T31467)
检测范围
1.球状人造石墨:粒度D505-15μm,检测重点为体积电阻率和倍率性能,确保高倍率充放电稳定性
2.鳞片人造石墨:厚度0.1-5μm,检测重点为表面电阻和晶体取向,优化电极界面导电性
3.高纯度人造石墨:碳含量≥99.99%,检测重点为杂质元素分析和热导率,提升电池能量密度
4.改性人造石墨(硅碳复合):硅含量≤10wt%,检测重点为锂离子扩散系数和首次库仑效率,平衡容量与循环寿命
5.纳米级人造石墨:D50≤100nm,检测重点为比表面积和孔隙率,增强离子传输效率
6.包覆人造石墨:表面涂层厚度0.5-2μm,检测重点为涂层均匀性和热稳定性,防止电解液分解
7.低结晶度人造石墨:石墨化度ID/IG≥0.3,检测重点为电化学性能和老化试验,评估长期可靠性
8.高振实密度人造石墨:密度≥1.0g/cm³,检测重点为机械强度和耐磨性,适用高压实电极
9.宽温域人造石墨:工作温度-40℃至60℃,检测重点为温度循环电阻和热膨胀系数,保障低温性能
10.回收人造石墨:源自电池废料,检测重点为杂质含量和安全性能,验证二次利用可行性
检测方法
国际标准:
- ASTMD257-14绝缘材料直流电阻测试
- ISO3915:2021炭素材料电阻率测定
- IEC62660-2:2018锂离子电池性能测试
- ASTME1461-13热导率激光闪射法
- ISO2178:2016非磁性涂层厚度测量
- GB/T24533-2019锂离子电池石墨负极材料
- GB/T19077-2016粒度分布激光衍射法
- GB/T3521-2020石墨化学分析方法
- GB/T18287-2013移动电话用锂离子电池规范
- GB/T21650-2008压汞法和气体吸附法测定孔隙率
检测设备
1.四探针电阻测试仪:RTS-9型(量程0.001Ω·cm-10⁶Ω·cm,精度±0.05%)
2.激光粒度分析仪:Mastersizer3000(范围0.01-3500μm,重复性±0.5%)
3.比表面积分析仪:ASAP2460(BET法范围0.0005-无上限m²/g,精度±0.01m²/g)
4.扫描电子显微镜:JSM-7900F(分辨率0.8nm,放大倍数20-1000kX)
5.X射线衍射仪:D8ADVANCE(角度范围5-80°,精度±0.01°)
6.电化学工作站:CHI760E(电流范围±250mA,频率0.001Hz-1MHz)
7.热重分析仪:TGA550(温度范围室温-1000℃,灵敏度0.1μg)
8.拉曼光谱仪:inViaReflex(波长532nm,光谱分辨率1cm⁻¹)
9.万能材料试验机:Instron3369(载荷0.01-50kN,应变率0.001-100mm/min)
10.高低温试验箱:ESPECPL-3(温度范围-70℃至150℃,波动±0.5℃)
11.库仑效率测试系统:NewareBTS-5V10A(电压精度±0.05%,电流范围0-10A)
12.热导率测量仪:LFA467HyperFlash(温度-120℃至500℃,精度±3%)
13.气体吸附仪:AutosorbiQ(孔径分析范围0.35-500nm,真空度10⁻⁶Pa)
14.接触角测量仪:DSA100(角度范围0-180°,分辨率±0.1°)
15.安全测试系统:BatteryTesterBT-2010(短路电流0-200A,温度监控±1℃)
北京中科光析科学技术研究所【简称:中析研究所】
报告:可出具第三方检测报告(电子版/纸质版)。
检测周期:7~15工作日,可加急。
资质:旗下实验室可出具CMA/CNAS资质报告。
标准测试:严格按国标/行标/企标/国际标准检测。
非标测试:支持定制化试验方案。
售后:报告终身可查,工程师1v1服务。