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極片作為鋰離子電池的一個重要組成部分，極片批次穩(wěn)定性及均勻度一方面影響電芯在充放電時脫嵌鋰的均勻性、界面膨脹厚度的均勻性，另一方面也會影響批量生產(chǎn)電芯的一致性。目前監(jiān)控極片工序穩(wěn)定性常用的兩種方法是：采用原位在線激光測厚或非原位高度規(guī)監(jiān)控極片厚度的均勻性和采用極片沖片后稱重法計算壓實密度的均勻性，但這兩個參數(shù)無法準(zhǔn)確代表極片的電性能，更無法與正負(fù)極來料、配方、孔隙率等參數(shù)相關(guān)聯(lián)，極片電阻作為極片的一個重要電學(xué)性能，它受極片厚度、極片配方、極片孔隙率等影響，因此不同批次的極片電阻差異可以全面表征極片的批次穩(wěn)定性。選擇極片電阻法來評估極片批次穩(wěn)定性有如下重要意義：

（1）快速評估工藝穩(wěn)定性，提前識別不良；

（2）優(yōu)化活性材料、極片配方、工藝參數(shù)；

（3）助力失效分析，快速定位失效關(guān)鍵點；

本文采用極片電阻測試方法評估不同批次的正負(fù)極極片電阻穩(wěn)定性，通過制定合格批次的電阻規(guī)格范圍來監(jiān)控攪拌、涂布、輥壓等工序的穩(wěn)定性，加快生產(chǎn)和研發(fā)進(jìn)度。

實驗設(shè)備與測試方法

1. 實驗設(shè)備：極片電阻儀，型號BER1300 (IEST元能科技)，電極直徑14mm，可施加5~60MPa壓強(qiáng)。設(shè)備如圖1(a)和1(b)所示：

圖1. (a)BER1300外觀圖；(b)BER1300結(jié)構(gòu)圖

2. 測試方法：將待測極片樣品剪切成約5cm×10cm的長方形尺寸，放置于樣品臺上，在MRMS軟件上設(shè)置測試壓強(qiáng)、保壓時間等參數(shù)后，開始測試，軟件將自動讀取極片厚度、電阻、電阻率、電導(dǎo)率等數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)分析

選取10個批次輥壓后的正負(fù)極極片進(jìn)行極片電阻測試，結(jié)果如圖2(a)和2(b)。對比正極極片電阻數(shù)據(jù)，若之前通過大量測試制定出該樣品的電阻規(guī)格范圍為26~28mΩ，而本次10個批次的測試結(jié)果均在該區(qū)間范圍內(nèi)，說明數(shù)據(jù)合格，可認(rèn)為極片均勻度無異常，工藝控制較為穩(wěn)定。對比負(fù)極極片電阻數(shù)據(jù)，若之前通過大量測試制定出該樣品的電阻規(guī)格范圍為2~4mΩ，而本次10個批次的測試結(jié)果有9個在合格區(qū)間范圍內(nèi)，1個批次的結(jié)果大于4 mΩ，則可對異常的批次攔截，進(jìn)一步結(jié)合SEM形貌分析、極片面密度等方法排查電阻偏大的原因，可能是由漿料攪拌不均勻、涂布不均勻、或者輥壓的輥間距平行度差等因素導(dǎo)致。

圖2. (a)10個批次的輥壓后正極極片電阻；

      (b)10個批次的輥壓后負(fù)極極片電阻   

總結(jié)

采用極片電阻測試方法可以監(jiān)控不同批次的正負(fù)極極片電阻穩(wěn)定性，另外還可以通過制定合格批次的電阻規(guī)格范圍來監(jiān)控攪拌、涂布、輥壓等工序的穩(wěn)定性，加快生產(chǎn)和研發(fā)進(jìn)度。