(高清版)GBT 41232.3-2023 纳米制造 关键控制特性 纳米储能 第3部分：纳米材料接触电阻率和涂层电阻率的测试

纳米制造关键控制特性纳米储能第3部分：纳米材料接触电阻率和涂层电阻率的测试国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会 I Ⅱ 2 36数据分析/结果分析 5附录A(资料性)实例分析 6 I本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。本文件是GB/T41232《纳米制造关键控制特性纳米储能》的第3部分。GB/T41232已经发布了以下部分：——第2部分：纳米正极材料的密度测试；——第3部分：纳米材料接触电阻率和涂层电阻率的测试。本文件等同采用IEC/TS62607-4-3:2015《纳米制造关键控制特性第4-3部分：纳米储能器件纳米材料接触和涂层电阻率的测试》,文件类型由IEC的技术规范调整为我国的国家标准。本文件做了下列最小限度的编辑性改动：——为与现有标准协调，将标准名称改为《纳米制造关键控制特性纳米储能第3部分：纳米材料接触电阻率和涂层电阻率的测试》;——将“LiNi₁₃Co₁1₃Mn₁1₃O₂”更改为“LiNi₂Co,Mn₁-xyO₂”(见3.2);请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中国科学院提出。本文件由全国纳米技术标准化技术委员会(SAC/TC279)归口。本文件起草单位：深圳市标准技术研究院、中国科学院山西煤炭化学研究所、国家纳米科学中心、深圳市德方纳米科技股份有限公司、厦门加特利科技有限公司、枣庄市标准计量研究中心、山东天瀚新能源科技有限公司、深圳质标科技有限公司、深圳市上欧新材料有限公司、一带一路环境技术交流与转移中心(深圳)、山东中科蓝天科技有限公司。ⅡGB/T41232.3—2023/IEC/TS62 1纳米制造关键控制特性纳米储能第3部分：纳米材料接触电阻率和涂层本文件描述了一种测试纳米电极材料接触电阻率和涂层电阻率的方法。本文件适用于评估涂层复合材料的实用性以及选择适合其应用的涂层复合材料和制备技术的结合方式。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。ISO/TS80004-1纳米科技术语第1部分：核心术语(Nanotechnologies—Vocabulary—3.1术语和定义ISO/TS80004-1界定的以及下列术语和定义适用于本文件。纳米电极材料electrodenanomaterial包含一部分具有纳米功能或性能的用于纳米储能器件的材料，如锂离子电池或超级电容器中的材料。涂层电阻率coatingresistivity电流通过电极材料涂层的阻抗。2金属集流器和纳米电极材料层之间接触面积为1cm²条件下的接触电阻。EDLC:双电层电容器(electricaldouble-layercapacitor)LFP:磷酸铁锂(lithiumironphosphate,LiFePO₄)NCA:镍钴铝酸锂[lithiumnickelcobaltaNCM:镍钴锰酸锂(lithiumnickelcobaltmanganeseoxide,LiNi₁PVDF:聚偏氟乙烯(polyvinylidenedifluorite)SBR:苯乙烯-丁二烯橡胶(styrene-butadieneruTLM:传输线法(transmissionlinemethod)b)在绝缘载体上组装金属集流条；d)干燥并压实样品。4.2组成单元用溶剂和黏结剂对不同的粉末进行分散和混合，制备电极涂层浆料。用户选择材料配方和浆料制3GB/T41232.3—2023/IEC/TS62607按四探针的几何形状(金属条触点之间的内部距离为30mm),用氰基丙烯酸酯类胶黏剂将其黏结到绝缘基底上。对于接触电阻率的测量，10个金属条等间隔(3mm)排布黏结到基底上。图1为样品的排布图。集流体材料的选择取决于用户，也可和工业流程相似。典型的铝集流体的厚度范围为9μm~绝缘基底电极涂层绝缘基底电极涂层品使用涂布器(刮刀)手动将浆料刮涂在绝缘基底上，烘干后形成电极涂层。为了设定精确的涂层厚样品可在室温下干燥或在干燥箱中按定制的温度时间曲线进行升温干燥。随后样品可作为电极涂样品厚度可通过激光轮廓仪或千分尺测量(见5.2.2中的详细描述)。致密化(电极的致密态),随后对其进行电性能表征。为了平衡通过压延工序处理的工业电极样品的收缩值和孔隙率，宜通过测量致密化过程中的厚度变化来调整单个电极材料体系的层压参数。根据不同的材料组成和样品制备，由此产生的电极厚度的变化范围为10%～50%。根据用户的需求，选择涂层态或致密态样品进行表征。5.2和5.3描述了样品涂层电阻率和接触电45.2涂层电阻率电极材料层的涂层电阻率表现为纯欧姆行为(电流和电压之间的线性关系)。样品电接触的几何排布使电极涂层中的电流均匀流动(见图A.3)。精确地测量基底和电极厚度对于计算电阻率非常重要。涂布之前，先用千分尺测量绝缘基底的厚度。涂布之后的涂层态和致密态的样品使用激光轮廓仪进行测量。宜在样品中至少进行三次线扫测量计算平均电极涂层厚度。相对于平均厚度，样品测量值的标准偏差宜低于10%。内部接触条V₁与V₂之间的电压降可通过电压计量装置测试(见图A.3)。手动将接触条通过测试探针样测试10个以上样品。将这些样品的平均值作为涂层电阻率。相对于平均电阻率，涂层电阻率的标准偏差宜低于10%。样品连接至直流电源供应系统，设置交替的接触条之间的恒定电流为100pA,这些接触条之间产生的电压降可通过电压计量装置测试。手动将接触条通过测试探针和香蕉插头与电测试设备连接。按照R₁(n～n+1),R₂(n～n+2)和R₃(n+1~n+2)的顺序依次测量10个接触条中的每一个交替位置之间的电阻，其中n=1～8。公式(1)～公式(4)为样品2号金属条接触电阻评估方案的示例：R₁=Rc,1+Rs,₁+Rc,2 (1)R₂=Rc,1+Rs,₁+Rs,₂+Rc,₃ (2)R₃=Rc,2+Rs,₂+Rc.₃ (3)Rc,2=(R₁+R₃-R₂)/2 (4)R₁~R,通过R=U/I计算的欧姆电阻，单位为欧姆(Q);样品。根据不同电阻的总和来计算接触电阻率，这就得到了10个集流条当中的一个接触电阻率。对于5GB/T41232.3—2023/IEC/TS62607-4-3:20156数据分析/结果分析6.1涂层电阻率按照公式(5)～公式(6)计算涂层电阻率：p=RMcm×y×Sa/(x×10⁴) (5)其中： (6)U——两根内部金属条触点之间测得的电压(图1a)中V₁和V₂之间的电压];y——样品长度(50mm);x——两个内部金属条触点之间的样品宽度(30mm)。宜取10个样品的平均值进行计算。标准偏差宜低于10%。图表：涂层电阻率与样品厚度的关系(见A.2)。6.2接触电阻率按照公式(7)～公式(9)计算接触电阻率： (7)其中：R.=(Rn~n+1+Rn~n+2-Ra+1~n+2)/2 (8)R=U/I (9)式中：n——金属集流条的编号(n=1,…,8);R.——接触电阻，单位为欧姆(Ω);I——两根接触条之间的预设电流(100μA);U——两根接触条之间的电压测量值；z——接触条的宽度(0.2cm),单位为厘y——接触条的长度(等效样品长度为5cm),单位为厘米(cm)。每个具有10个金属条触点的样品可产生8个接触电阻率的数据。至少宜计算5个样品的平均值(进行40次独立的接触电阻率测试)。标准偏差宜低于50%。图表：接触电阻率与样品厚度的关系(见图A.4～图A.7)。6GB/T41232.3—2023/IEC/TS62607(资料性)A.1样品制备d)带有基底空腔的铝载板。准备大约100mL电极涂层浆料。将金属集流箔片裁成薄金属条。按测试涂层电阻率或接触电阻工序步骤如图A.2所示。7GB/T41232.3—2023/IEC/TS工序说明a将绝缘基底固定在铝载板的空腔内，使基底和载板表面高度相同。将电极涂层浆料填充到涂布随着涂布器沿着载板移动，在绝缘基底上形成电极涂层，涂布后的基底在室温下静置晾干或者烘箱烘干b使用激光轮廓仪对样品三个不同部位的厚度进行测试(对样品进行线扫)。通过与初通过等静压机对电极进行层压。基底密封于层压袋中。随后将其放置于等静压机，图A.2工序步骤8工序说明d使用直流电源和电压测量系统对样品分别在涂层态和致密态进行电性能表征。手动图A.2工序步骤(续)A.2超级电容EDLC电极和锂离子电池NCM正电极的测试结果A.2.1超级电容电极涂层电阻的电压和电流线性关系(欧姆现象)不同超级电容EDLC电极(电极配方中具有不同炭黑含量)的涂层电阻率中电流和电压的关系见电压/mV电压/mV50图A.3不同超级电容EDLC电极(电极配方中具有不同炭黑含量)的涂层电阻率中电流和电压的关系9GB/T41232.3—2023/IEC/TS62607-4-3涂层电阻率的测试结果见图A.4和图A.5。电阻率/(Q电阻率/(Qcm)432回01电极厚度/μm1voL-%NCM(2)0电极厚度/μm接触电阻率的测试结果见图A.6和图A.7。GB/T41232.3—2023/IEC/TS62[1]KONTERMANN,S,etal.,Spatiallyresolvcrystallinesilicon