1 结语
电导率是导线及半导线合金材料的关键的电磁学模块众所周知，电导率的大小不一与合金材料的高聚物有极为紧密的亲密关系。在风电、高分子、锂离子、极性树脂等应用领域，合金材料电导率的表观基本上是必不可少的。在此，责任编辑重点项目归纳了合金材料的电子电导率的试验基本原理及方式，期望对诸位老师略有协助。
2 导线与电导率
2.1 导线的进行分类
导线是指电导率极小且更易传极性流的化学物质。导线中存有大批可民主自由终端的电磁场称作载子。出外磁场促进作用下，载子作或非运动，逐步形成显著的电阻。依照合金材料极性时载流子类型的相同，可以把合金材料分成三类：第二类导线和第三类导线。
第二类导线是以电子零件为载子的合金材料，如合金、硅、碳合金材料等。在此类合金材料中，氢原子的核外电子层零件能轻而易举逃脱氢原子的拘束正式成为电浆零件，并在另加磁场的促进作用下或非体育运动，因而此类导线也称作电子零件导线。此类合金材料在极性的操作过程中，这类不出现任何人化学促进作用。
第三类导线是以阳离子为载子的合金材料，常用的第三类导线主要是含钙的水溶液或熔融态的钙（如NaCl水溶液），其载子是正负阳离子。此类合金材料多为阳离子固体，五行阳离子间的电导率较低，氢原子的电子层零件无法逃脱氢原子的拘束原则上体育运动，根本无法与五行阳离子一同体育运动，因而此类合金材料也称作阳离子导线。阳离子导线虽然能极性，但其在通电操作过程中往往伴随着化学促进作用，且有化学物质的转移，这也是其区别于电子零件导线的特征。
除了这三类常用的导线外，还有一类特殊的导线——电离的气体，一般称作气体导线。其基本原理是利用高能射线、高温或超高电压使气体出现电离，逐步形成气态的导线。气体导线同时含有正负阳离子和电浆零件，常应用于电光源制造工业。日光灯中的氩气在高电压的促进作用下出现电离产生弧光放电现象，电离后的氩气就是一种气体导线。
2.2 电导率
电导率用来描述化学物质中电荷流动难易程度的模块，其值与介质中磁场强度的乘积为电阻密度。电导率的标准单位是西门子/米(S/m)，大小不一为1 A的电阻通过物体的横截面并存有1 V电压时，物体的电导就是1S。物质的电导率也等于电导率p的倒数，即o=1/p，如公式(1)所示:
其中，R为电阻，!和A分别为试验样的长度和横截面积。因而，电导率可以认为是指长度为l m、横截面积为l m2的化学物质的电导，或体积为1 m2的导线的电导。
已经有电导率了，为什么还要引入电导率的概念呢?我们知道，相同的化学物质的极性能力有较大的差异。对于电子零件导线，合金银的极性性最佳，其次是铜。而对于阳离子导线，其极性能力往往与钙的浓度有较大的亲密关系。大多数合金的极性能力远远优于钙水溶液。因而，为了更直观的对比相同类导线间的极性能力，引入电导率的概念就更加方便。
3 电子零件电导率试验基本原理
合金材料的电子零件电导率是通过测量其电导率来确定的。依照安培公式R=U/I，通过测定通过导线的电阻和通过导线的电压降计算出导线的电阻，并测量出待测样品的几何尺寸，进而通过公式（1）计算电导率。这种方式我们一般称作直流法，直流法又包括二探针和四探针法，此类方式主要针对纯电子零件极性的合金材料。当测量混合导线时，即导线中含有电子零件和阳离子三类载子时，由于阳离子的极性性具有不可逆性，电荷转移阻抗会影响测量，因而，直流法常常选择阳离子阻塞电极，使电子零件极性率的测量更加准确。
3.1 二探针直接测量法
图1为探针科技RTS-7型二探针试验仪的仪器。大部分二探针法测量合金材料电导率的实验装置基本原理基本类似，如图2所示。由于试验时试样处于两探针间，探针、集流体、试样是串联接入电路，故最终试验得到的电阻包括探针这类电阻、探针与涂层的接触电阻、涂层电阻、涂层与集流体接触电阻、集流体这类电阻。
图1 RTS-7型二探针试验仪
该方式的缺点是很难得到合金材料这类电导率的绝对值，对试验这类电导率较低的合金材料具有较大的误差。
图2 两探针电阻仪装置示意图
除了仪器自身的误差外，试验模块（施加的电阻和施加的压强）对最终试验的样品电阻有较大影响。施加的电阻主要对于高电阻合金材料（如磷酸铁锂）影响较小，加载电阻较小时就能得到稳定结果；而对于低电阻合金材料（硅电极），加载电阻相对较低才能得到稳定结果，最终对所有试验电极选择10 mA 的加载电阻以实现比较稳定的测量结果。而对于粉末活性合金材料，并不是对单个粉末颗粒进行试验，而是对于整体聚集的粉末样品，因而压强对粉末样的电导有较大的影响。如图3所示，施加的压强小，则样品颗粒间的接触不好，导致电子零件传导受阻；反之，压强增大样品颗粒间的接触变得良好，电子零件传导会增强，电导也会变大。此外，湿度和温度也会影响合金材料的电导率。基于以上原因，粉末样品电导率的表述通常并非单一值，而是电导率随压强的变化亲密关系（表1）。
图3 粉末样品在相同压力下的接触情况
表1 粉末样品在相同压力下的电导率3.2 四探针测量法
四探针法是在两探针法基础上的改进，通过在电阻探针间再加上两根探针，在很大程度上消除了接触电阻的影响。两探针与四探针间的电极构建差异可以归纳如图4所示。在两探针法中，测量回路和电阻回路是同一回路，回路这类的电阻会对试验结果有较大影响；而在四探针法中，测量回路和电阻回路则是并联的，回路中的电阻则不会对测量结果产生不可忽略的影响。因而，无论样品的电阻大小不一，只要其试验样品的尺寸足够大，则测量结果就足够精确。此外，为了进一步消除电压探针这类的接触电阻和注入效应，四探针法还采用补偿法来测量电压，使电阻不必通过电压探针，从而试验的电阻较为准确。
图4 二探针(上)与四探针(下)间的电极构建
图5 任意位置的四探针(左)和直线型四探针仪(右)
第二，如果试验样涂层相对较厚，四探针法仅能得到部分涂层的电阻贡献，而忽略了极片的涂层梯度，因而也无法全面表观极片电阻值。
尽管四探针试验结果也存有一定误差，但是该方式仍是最常用的合金材料电导率试验手段。合理地运用这些手段来分析并解决实际生产和科学研究中的问题，才是我们掌握这些试验技术的初衷。
4 参考文献
[1] 周东祥, 潘晓光. 电子零件合金材料与元器件试验技术[M]. 华中理工大学出版社, 1994.
[2] 许洁茹, 凌仕刚, 王少飞,等. 锂电池研究中的电导率试验分析方式[J]. 锂离子科学与技术, 2018(5): 926-955.
[3] WESTPHAL B G, MAINUSCH N, MEYER C, et al. Influence of high intensive dry mixing and calendering on relative electrode resistivity determined via an advanced two point approach[J]. Journal of Energy Storage, 2017, 11: 76-85.
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