锂电池研究中的电导率测试分析方法

许洁茹，凌仕刚，王少飞，潘 都，聂凯会，张 华，邱纪亮，卢嘉泽，李 泓



锂电池研究中的电导率测试分析方法

许洁茹，凌仕刚，王少飞，潘 都，聂凯会，张 华，邱纪亮，卢嘉泽，李 泓

（中国科学院物理研究所，北京 100190）

锂电池活性电极材料的锂离子电导率、电子电导率以及电解质的锂离子电导率与锂电池的动力学行为密切相关。电导率的测试分析有助于理解材料的电化学性能，常用的方法包括直流法、交流阻抗法和直流极化法等。本文根据电解质材料和活性电极材料的不同导电特性，分类介绍了电导率测试选取的方法、原理、设备、测试流程和注意事项，并结合具体案例阐述数据的分析。

电导率；直流法；交流阻抗法；直流极化法；锂电池

1 电子输运和离子输运的基本参数和宏观传输模型

电子和离子在固体中的输运问题分别是半导体物理和固体离子学的核心研究内容，对这部分内容感兴趣的读者可以参阅相关的专著和综述类文 献[1-2]。本文对载流子输运的基本参数和宏观传输机理进行表述，以方便后文的说明。

1.1 载流子输运的基本参数[3-6]

实验测量值为物体的电阻，正比于其长度，反比于其截面积

式中，为电阻，Ω；为导体长度，cm；为导体截面积，cm2。从而有

电流密度和材料的载流子的浓度、电荷量和迁移速度有关

式中，为载流子浓度，mol/cm3；为载流子所带电荷量，C。

从而得到

对于金属导体来说，载流子是自由电子，即为电子电量；对于离子导体，载流子是可运动的离子，为运动的离子所带的电量；……