涂层厚度检测方法及标准化+文献综述(2)
1.2 薄膜厚度的测量
一种好的电池正极材料需要有良好的导电性能。LiFePO4的每个晶胞含有4个LiFePO4单元。在晶体结构中，氧原子以稍微扭曲的优尔方紧密堆积方式排列，Fe与Li分别位于氧原子的八面体中心，形成变形的八面体，P原子位于氧原子的四面体中心位置。材料在多次充放电循环后，颗粒表面可能会出现许多裂缝，导致FeO6八面体被PO43-分离，氧原子三文方向的优尔方最紧密堆积限制了Li+的自由扩散，降低了LiFePO4材料的导电性，从而导致锂离子迁移速率慢，高倍率充放电时，实际比容量降低较大。根据恒电流间歇滴定法与阻抗谱对锂离子扩散系数的理论计算与研究，锂离子的脱嵌过程是发生一级相变的局部规整(Topotactic)固态反应[16]。锂离子扩散系数随LixFePO4中x的变化从118×10-14cm2 (x=1)变化为2×10-16 cm2/s(x=0)。因此，纯磷酸铁锂晶体的电子和离子的导电能力都很差。近年来开发了一些可以有效提高LiFePO4导电性能的技术。
1.2.1 非在线测试
非在线测厚设备的销售量要比在线测厚设备大一些，因为它的价格便宜，而且相对于在线测厚设备，非在线测厚仪器都可以比较方便的搬运移动；再有，非在线测厚设备的使用与在线测厚设备的使用并不冲突，两者可以有效配合，提高产品合格率。对于某些试样使用不同的测厚仪可能会得到不同结果，这一方面是由于各种测厚仪的测试原理差异较大，另一方面，软包材多数具有可压缩性，因此除机械测厚仪外的其它类型测厚仪往往对试样的材质具有选择性，通用性较差。
软包装材料的特性常见的软包材主要是由聚合物和纸制品加工制造的。聚合物分为橡胶、纤文、和塑料三大类。橡胶的特性是在室温下弹性高，即在很小的外力作用下，能产生很大的形变；外力去除后能迅速恢复原状，弹性模数小，约为105～106N/m2。相反，纤文的弹性模数较大，约为109～1010N/m2，受力时形变较小。塑料的弹性模数约为107～108N/m2，部分形变是可逆的，也有一部分则是永久形变。这三类聚合物是很难严格划分的。例如聚氯乙稀是典型的塑料，但也可以抽成纤文，配入适量增塑剂可制成类似橡胶的软制品。通常纸张性质松软，有一定的压缩性，存在表面高低不平的情况[15]。可见，聚合物和纸制品受力后都会产生形变，处于一种被压缩的状态，所以软包装材料一般都有一定的形变率，因此，在进行试样厚度测量时是否存在对试样测量面施加的压力将直接影响测试结果。
1.2.2在线测试
机械测厚仪采用最传统的测厚方法，数据稳定可靠，对试样没有选择性，一般可以分为点接触式和面接触式两类，它与非接触式测厚方法有着本质的区别——能够在进行厚度测量前给试样测量表面施加一定的压力（点接触力或面接触力），这样可以避免在使用非接触式测厚仪测量那些具有一定压缩性、表面高低不平的材料时可能出现数据波动较大的现象。机械测厚仪的测试精度主要取决于测厚元件的精度，其核心元件——测量头及测量面对于微小的振动都十分敏感，所以在有振源的环境中测量精度没有任何意义。为了避免自身的振动，并尽可能地减少外界振动的影响，设备底座都采用重而宽的金属制成，这在一定程度上保证了测厚精度，却也给机械测厚仪的小型化和轻便化带来了一些困难。环境温度和风速同样可以影响传感器的精度，因此必须在实验室环境内使用。机械法测厚仪由于测量头与试样的接触面积不同，测量头的施力不同，施力速度不同，相同的试样（这里假设厚度均匀一致）使用不同类型的测厚仪很可能得到不同的测试结果，这主要是由于可压缩试样在不同的情况下产生的形变率往往不相同。因此，在使用机械测厚仪测试时必须严格执行所参照标准的测试条件和测试要求[6]。