ICS81.060.30CCSQ32備案號：JCJC/T2779—2023Testmethodforiontransportcoefficientofceramicelectrodes中華人民共和國工業和信息化部發布IJC/T2779—2023本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結構和起草規則》的規定起草。請注意本文件的某些內容可能涉及專利。本文件的發布機構不承擔識別專利的責任。本文件由中國建筑材料聯合會提出。本文件由全國工業陶瓷標準化技術委員會（SAC/TC194）歸口。本文件起草單位：上海應用技術大學、淄博高新技術產業開發區MEMS研究院、寧夏希虹新材料科技有限公司、中國科學院上海硅酸鹽研究所、江西贛鋒鋰電科技有限公司、湖南省新化縣鑫星電子陶瓷有限責任公司、山東工業陶瓷研究設計院有限公司。本文件主要起草人：張騁、呂帥帥、劉通、鄭曉虹、常程康、阮辰、靳曉健、蔣丹宇、戈志敏、李俐、曹建平、陳常祝。1JC/T2779—2023本文件描述了以電化學阻抗譜法（EIS）測定陶瓷電極離子傳輸性能的試驗方法。本文件適用的陶瓷電極離子傳輸性能的范圍是10-10cm2/s~10-16cm2/s。2規范性引用文件下列文件中的內容通過文中的規范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T3102.5電學和磁學的量和單位GB/T25995精細陶瓷密度和顯氣孔率試驗方法3術語和定義GB/T3102.5界定的以及下列術語和定義適用于本文件。3.1陶瓷電極ceramicelectrode電池中輸入或輸出電流的陶瓷端子，用于離子的傳輸。3.2離子傳輸性能iontransportcoefficient陶瓷電極離子傳輸能力的表征，與電池的充放電性能密切相關，單位為cm2/s。3.3電化學阻抗譜electrochemicalimpedancespectroscopy(EIS)將不同頻率的小振幅的交流信號應用于電化學系統，測量交流信號電壓與電流的比值隨正弦波頻率2JC/T2779—2023Ri——離子傳輸電阻；圖1阻抗譜示意圖3.4等效電路equivalentcircuit將電化學系統抽象作一個由電阻（R）、恒電位元件（CPE）和電感（L）等基本元件組成的電路模型，用于阻抗譜的分析，如圖2所示。Ri——離子傳輸電阻；圖2等效電路示意圖4原理利用電化學阻抗譜法（EIS）對樣品進行測試，得到高、低頻阻抗曲線。如圖1所示，高頻區域的阻抗譜與X軸相交的截距為Ri，高頻區域的阻抗譜為電荷轉移電阻Rct。通過處理低頻阻抗譜，可以得到韋伯系數(σ),按公式（1）計算出離子傳輸性能（D）。D=2A22σ2…………（1）D——離子傳輸性能，單位為平方厘米每秒（cm2/s）；A——鉑漿印刷面積，單位為平方厘米（cm2R——氣體常數（R=8.314單位為焦每摩爾開爾文[J/(mol·K)]；T——環境溫度，單位為開爾文（K）；F——法拉第常數（F=96500單位為庫侖每摩爾（C/molσ——韋伯系數。3JC/T2779—20235測試儀器具有補償功能的交流阻抗儀。6樣品6.1樣品形狀尺寸直徑10mm~20mm、厚度0.5mm~2mm的圓片。6.2表面粗糙度樣品的表面粗糙度Ra應小于0.2μm。6.3樣品制備通過絲網印刷將陶瓷電極測試樣品的兩個圓面以鉑漿完全覆蓋，在兩側的鉑漿中分別嵌入一條鉑絲作為導線。先將樣品放入干燥箱60oC干燥2h，再將樣品放入馬弗爐中，在900oC熱處理1h。用萬用表確認鉑絲與印刷的鉑漿之間的可靠連接。測試樣品示意圖如圖3所示。圖3測試樣品示意圖7測試7.1體積密度樣品的體積密度根據GB/T25995規定的方法測得。7.2電化學阻抗譜將樣品與交流阻抗儀連接，如圖4所示。對于不同的電極，應調整交流電壓信號的頻率范圍和振幅，使測試曲線在高頻區域呈半圓形，在低頻區域呈直線，如圖5所示。圖4樣品連接示意圖4JC/T2779—2023圖5測試曲線示例7.3測量次數每個樣品測3次，取平均值為測試結果。8計算8.1離子濃度計算按公式（2）計算離子濃度：pMpM………………ρ——樣品體積密度，單位為克每立方厘米（g/cm3M——樣品的相對分子質量，單位為克每摩爾（g/mol）。8.2韋伯系數擬合得到低頻區域的Z'與ω-1/2呈線性關系，如圖6所示。由公式（3）可知圖6中直線斜率為韋伯系數σ。Z'=Rct+Ri+σ負-1/2……（3）Rct——電荷轉移電阻，單位為歐姆(Ω);Ri——離子傳輸電阻，單位為歐姆(Ω)。5JC/T2779—20238.3離子傳輸性能將各參數的數值代入公式（1