不同壓片方式評(píng)估石墨極片反彈及電阻性能

大家好，小科來(lái)為大家解答以上問(wèn)題。不同壓片方式評(píng)估石墨極片反彈及電阻性能這個(gè)很多人還不知道，現(xiàn)在讓我們一起來(lái)看看吧！

1、鋰離子電池的能量密度一直是研究熱點(diǎn)之一。選擇高容量的正負(fù)極材料，提高極片的壓實(shí)密度，可以大大提高電池的能量密度。但過(guò)高的壓實(shí)密度往往會(huì)影響電池的倍率性能，甚至帶來(lái)安全隱患。因此，尋求合適的壓實(shí)密度對(duì)電池設(shè)計(jì)具有重要意義。

2、在電池的實(shí)際生產(chǎn)中，通常采用滾壓的方式進(jìn)行壓片，但有些實(shí)驗(yàn)室在制備少量極片時(shí)也會(huì)采用平壓，而目前采用的是垂直平壓的方式測(cè)量片電阻，這種方式可能存在石墨顆粒排列方向不同的情況。因此，本文比較了平壓和滾壓對(duì)極片壓實(shí)密度和電阻率的影響，為電池設(shè)計(jì)者提供了參考數(shù)據(jù)支持。

3、圖1正負(fù)極片卷繞示意圖

4、實(shí)驗(yàn)設(shè)備和測(cè)試方法

5、1.1實(shí)驗(yàn)設(shè)備：

6、極片電阻計(jì)，型號(hào)BER2500(IEST遠(yuǎn)能科技)，電極直徑14mm，壓力560 MPa。設(shè)備的外觀(guān)如圖2所示。

7、1.2測(cè)試方法：

8、將待測(cè)極片剪成5cm10cm左右的長(zhǎng)方形，放在樣品臺(tái)上，在MRMS軟件上設(shè)置好測(cè)試壓力、保溫時(shí)間等參數(shù)，開(kāi)始測(cè)試。軟件自動(dòng)讀取極片厚度、電阻、電阻率和電導(dǎo)率的數(shù)據(jù)。

9、1.3測(cè)試參數(shù)：

10、對(duì)未卷制或卷制的極片，測(cè)試極片在不同壓力下的回彈量；

11、將未加壓的極片壓平，然后再次加壓，比較兩個(gè)極片的電阻率。

12、測(cè)量卷繞和展開(kāi)的極片在不同壓力下的電阻率。

13、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

14、2.1兩種不同壓制方法下極片厚度回彈的比較

15、平壓碾壓后，測(cè)量靜置約24h后的厚度回彈，如圖3所示。從圖中可以看出，當(dāng)壓實(shí)密度較低時(shí)，平壓后的厚度回彈遠(yuǎn)大于碾壓后的厚度回彈，并且隨著平壓中壓實(shí)密度的增加，回彈也增加，從低壓下的0.4%增加到高壓下的26%。軋后極片在低壓下的反彈略有波動(dòng)，反彈幅度在4%-12%左右。達(dá)到一定壓實(shí)度后，回彈率急劇增加到24%。此時(shí)極片厚度的回彈與平壓后接近。

16、上述現(xiàn)象說(shuō)明，在壓實(shí)密度較小的范圍內(nèi)，碾壓時(shí)雖然有側(cè)向剪切力，但卸壓后，顆粒間的回彈比平壓時(shí)大。但隨著壓實(shí)密度的增加，兩種方法壓制后極片厚度的回彈量基本相同。

17、圖3軋制平壓極片厚度回彈對(duì)比

18、2.2平壓和雙壓試驗(yàn)極片電阻率對(duì)比

19、將展開(kāi)的極片展平后，比較復(fù)壓前后的電阻率差異，如圖4所示。從圖中可以看出，極片在不同壓力下展平后，電阻率隨著壓實(shí)密度的增加而降低，且呈線(xiàn)性相關(guān)。然而，極片的電阻率是在用5MPa的壓力重新壓制后測(cè)量的。隨著壓實(shí)密度的增大，極片的電阻率增大，但壓實(shí)大于一定值后，電阻率減小。

20、這種現(xiàn)象主要是由于電極與極片表面的接觸電阻隨著試驗(yàn)壓力的增加而降低，極片涂層中顆粒之間的接觸電阻也隨之降低。但當(dāng)用5MPa復(fù)壓測(cè)試不同密度涂層的極片電阻率時(shí)，雖然極片涂層中顆粒間的接觸電阻降低，但測(cè)試電極與極片表面的接觸電阻增加，使得總電阻率隨壓實(shí)密度增加而增加。

21、圖4 (a)平壓后電阻率的壓實(shí)密度

22、圖4(b)再壓縮后的電阻率壓實(shí)

23、2.3平壓和滾壓后再壓電阻率對(duì)比

24、如圖5所示，通過(guò)平壓、滾壓和再壓來(lái)測(cè)試極片的電阻率。從圖中可以看出，隨著compac的增加

25、以上現(xiàn)象可能是輥壓對(duì)極片表面狀態(tài)的影響大于平壓，從而使測(cè)試電極與極片表面的接觸電阻更大，或者可能是由于輥壓方式會(huì)導(dǎo)致石墨片層發(fā)生滑移使更多的導(dǎo)電性較差的基面平行排列，從而使極片電阻率變大。

圖5 (a）平壓后再?gòu)?fù)壓電阻率&壓實(shí)

圖5（b）輥壓后再?gòu)?fù)壓電阻率&壓實(shí)

總 結(jié)

★ 本文采用不同壓片方式評(píng)估石墨負(fù)極反彈量和電阻性能，通過(guò)上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知：

1、平壓和輥壓方式極片反彈量差別較大；

2、平壓及復(fù)壓后的極片隨壓實(shí)密度增加，電阻率趨勢(shì)相反，可能與平壓后測(cè)試電極與極片表面的接觸電阻不斷增大有關(guān)；

3、平壓及輥壓的極片，復(fù)壓測(cè)試極片電阻率發(fā)現(xiàn)，隨壓實(shí)密度增加，兩種壓片方式電阻率變化趨勢(shì)類(lèi)似，均為壓片后電阻率大于壓片前，且輥壓方式壓片會(huì)使極片的電阻率增加更大。

※ 基于以上不同壓片方式對(duì)厚度反彈及電阻率的影響結(jié)果，我們可以進(jìn)一步結(jié)合XRD、SEM等表征方法做進(jìn)一步深入分析。

審核編輯 ：李倩

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