[發(fā)明專利]一種測試裝置及電子導體中離子電導率的測試方法

在審

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• 申請日: 2013-12-15
• 公開（公告）號: CN104714096A
• 公開（公告）日: 2015-06-17
• 發(fā)明（設計）人: 孫公權;夏章訊;王素力;姜魯華
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: G01R27/02
• 分類號: G01R27/02
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳

技術領域

本發(fā)明涉及一種測試裝置，具體的說涉及電子導體中離子電導率的測試方法。

背景技術

電極中的離子傳導效率，是與燃料電池、金屬空氣電池、鋰離子電池等新型能源技術性能、壽命、成本密切相關的性能，它是電極反應速率與界面建立的決定因素之一。因此，實現(xiàn)離子電導率的高效檢測是電極材料與結構制備的關鍵技術。與普通Nafion膜等高分子材料的離子電導率測試方法不同，電極材料由于同時具有電子電導與離子電導作用，兩者難以分離，無法采用鉑絲等金屬作為集流體進行測試。找到一種可將電子電導與離子電導有效分離檢測的方法至關重要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對現(xiàn)有離子電導率測試技術中無法分離電子電導率的不足，設計制備了一種采用不具有電子導電功能的離子導體作為測試集流體的兩電極測試裝置，有效地分離了電極材料中的電子導電性與離子導電性，并適用于測試包括碳材料、金屬材料、半導體材料以及均相、多孔等電子導體中的離子電導率。

一種測試裝置，包括二塊相向設置的板狀極板、于二塊極板間設有二張Nafion膜，于極板和Nafion膜間設有碳紙或碳布；

二塊極板通過導線分別與電化學工作站或電阻率測試儀相連。

待測平板狀電極置于二張Nafion膜之間。

于碳紙或碳布的四周設有環(huán)狀密封材料，碳紙或碳布置于環(huán)狀密封材料中部。

于待測平板狀電極的四周設有環(huán)狀密封材料，待測平板狀電極置于環(huán)狀密封材料中部。

所述密封材料為聚碳酸酯、硅橡膠、氟橡膠、聚四氟乙烯中的一種。

所述裝置可檢測的離子電導率的范圍為0.01～1000Ω·cm。

所述裝置可檢測的離子電導率的優(yōu)化范圍為0.05～100Ω·cm。

所述裝置進行電子導體中離子電導率的測試方法，包括以下步驟，

1）設備的組裝：包括二塊相向設置的板狀極板、于二塊極板間設有二張Nafion膜，于極板和Nafion膜間設有碳紙或碳布；待測平板狀電極置于二張Nafion膜間；

2）背景樣品的測試：以一張Nafion膜作為背景樣替代待測平板狀電極，將背景樣放入二張Nafion膜之間，將二塊極板壓合固定，組裝設備；進行阻抗譜或電阻率測試，得背景樣的離子電阻，記為Z_s1；

采用兩電極電導率測試方法測試同樣大小的Nafion膜的離子電阻的大小，記為Z_s2；

3）待測樣品的測試：將待測平板狀電極放入二張Nafion膜之間，將二塊極板壓合固定，組裝設備，進行阻抗譜或電阻率測試，得待測樣品的離子電阻，記為Z_x；

4）待測樣品離子電導率C_ixs的計算：

R_ixs=[Z_x-(Z_s1-Z_s2)]×S/l_x

C_ixs=1/R_ixs

式中，C_ixs為待測樣品的離子電導率；R_ixs為待測樣品的離子電阻率；S為待測樣品的面積；l_x為待測樣品的厚度。

所述裝置的應用，所述裝置可用于電子導體中離子電導率的測試。

所述電子導體為碳紙、碳粉、碳纖維、半導體、金屬、聚合物中的一種。

本發(fā)明彌補了現(xiàn)有技術的空白，實現(xiàn)了電極及其它電子導體中電子導電性與離子導電性的有效地分離，測試方法準確、高效、適用范圍廣，測試材料包括碳材料、金屬材料、半導體材料以及均相、多孔等多種電子導體。

附圖說明

圖1：本發(fā)明所述測試裝置示意圖。

圖2：實施例1在不同溫度下的Nyquist曲線。

圖3：實施例1與對比例1在不同溫度下的離子電導率測試結果。

圖4：實施例2在不同溫度下的Nyquist曲線。

圖5：實施例3在不同溫度下的Nyquist曲線。

圖6：實施例2與實施例3在不同溫度下的離子電導率測試結果。

具體實施方式

本發(fā)明采用以下具體實施方式來實現(xiàn)，但本發(fā)明不限于以下實施例：