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国家标准计划《锂离子电池正极材料粉末电阻率测定》由 TC243(全国有色金属标准化技术委员会)归口,TC243SC4(全国有色金属标准化技术委员会粉末冶金分会)执行 ,主管部门为中国有色金属工业协会

主要起草单位 厦门厦钨新能源材料股份有限公司宁德时代新能源科技股份有限公司元能科技(厦门)有限公司

目录

基础信息

计划号
20221460-T-610
制修订
制定
项目周期
22个月
下达日期
2022-12-13
申报日期
2021-11-18
公示开始日期
2022-02-28
公示截止日期
2022-03-14
标准类别
方法
国际标准分类号
77.160
77 冶金
77.160 粉末冶金
归口单位
全国有色金属标准化技术委员会
执行单位
全国有色金属标准化技术委员会粉末冶金分会
主管部门
中国有色金属工业协会

起草单位

目的意义

国务院办公厅印发《新能源汽车产业发展规划(2021-2035年)》中指出,“发展新能源汽车是我国从汽车大国迈向汽车强国的必由之路,是应对气候变化、推动绿色发展的战略举措”,明确要实施电池技术突破行动,开展正负极材料、电解液等关键核心技术研究,加强高强度、轻量化、高安全、低成本、长寿命的动力电池和燃料电池系统短板技术攻关等。

在锂离子电池实际应用中,为了满足用户特别是新能源整车制造企业对快速充放电的要求,电池制造企业对电池的倍率性能有着极高的关注度。

电池材料的电子传导特性是影响正负极材料倍率性能的重要因素,粉末电阻率是电子传导特性的常规表征手段,因此它可作为正极材料开发及来料品质监控的重要检测参数。

当前,锂离子电池相关标准集中在电芯、工艺层级,针对原材料测试表征层级的标准极少,当前仅有GB/T 30835锂离子电池用炭复合磷酸铁锂正极材料产品标准中涉及四探针法和电化学阻抗法的低阻值低压强范围的粉末电阻率分析,尚无其它相关测定方法标准。

由于在低压强下粉末内部存在较多空隙,材料接触不充分,故测试波动较大,数据的可靠性较低。

因此低阻值低压强范围的粉末电阻率分析并不完全适用于锂电正极材料的粉末电阻率测试。

锂电行业内由于相关粉末电阻率标准缺少,导致相关上下游企业对粉末电阻率的测试手段与方法不统一,加大了相关企业来料品质监控难度。

由于缺乏粉末电阻率统一标准,导致电池企业相关的来料检验缺失。

假如若有部分粉末电阻率异常的正负极材料流入正常电池制作流程,极片层级与电芯层级对该指标无有效的监控手段,导致异常最终在成品电池甚至电池组层级方才显现,这会增加由于不良率上升而导致的企业运营成本。

相关粉末电阻率标准的建立,这会使得锂电行业对粉末电阻率的检测方式达到统一,规范了企业间测试的方法,极大的减少了由于企业间对标而产生的时间及金钱的浪费,减少了因数据偏差而导致的争端。

另外对不同的正负极材料类型规定更加适合的测试条件,如压力、保压时间、电阻测试原理等,可以保证不同企业得到更加稳定、准确和可对标的电阻率数据。

综上所述,随着市场对锂离子电池需求的快速增长,势必需建立更多必须的标准,以促进行业的规范发展、健康壮大。

锂离子电池材料的粉末电阻率测定方法的标准化是必须且紧迫的。

范围和主要技术内容

1.适用范围 本标准适用于锂电材料的所有正负极和导电剂等粉末电阻率测定,主要包括如下物料:镍钴锰酸锂、磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂、石墨、导电剂、硅碳等。 2.主要内容 2.1电阻率计算方法 2.1.1两探针 在垂直的空心柱体上下两端配置两个平面探头,粉末样品装填于上下两个探头之间,上下探头均为不锈钢导电材质,通过给探头施压来改变探头的间距,在适当的压强下,由位移传感器测得上下两个探头之间的间距L和粉末的电阻R,根据ρ=R*S/L可计算得到相应条件下样品的电阻率。 ρ=R*S/L ρ—电阻率,单位为欧姆厘米(Ω*cm) R—电阻,单位为欧姆(Ω) S—样品面积,单位为平方厘米(cm2) L—样品厚度,单位为厘米(cm) 2.1.2四探针 在垂直的空心柱体上下两端配置两个平面探头,粉末样品装填于上下两个探头之间,其中上探头为含有四根导电探针的陶瓷压头,下探针为纯陶瓷头,通过给探头施压来改变探头的间距,在适当的压强下,由位移传感器测得上下两个探头之间的间距L和粉末的表面电阻R,根据ρ=R*π/ln2*L*k可计算得到相应条件下样品的电阻率。 ρ=R*π/ln2*L*k ρ—电阻率,单位为欧姆厘米(Ω*cm) R—电阻,单位为欧姆(Ω) L—样品厚度,单位为厘米(cm) k—修正系数,无量纲,包含直径和厚度修正系数 2.2 关键控制步骤 本标准规定了对样品前处理时需要干燥及预振实,样品测试过程需采用自动加压方式控制压力的稳定性和准确性,数据处理时需采用高精度测厚装置和电阻测量装置,准确测得样品的实际厚度和电阻,以上均为保证数据重复性和再现性的关键控制步骤。