前 言
電芯生產(chǎn)過程中通過溫度、時間等因素對極片水分進(jìn)行管控以降低水分對性能的影響，然而在電芯干燥的過程當(dāng)中，極片的內(nèi)部理化性質(zhì)可能也會發(fā)生不同程度的重構(gòu)。
本文以極片迂曲度測試為例，評估相同溫度下，干燥時間對極片迂曲度的影響。對相同輥壓后的三元極片在80℃下進(jìn)行0h、6h、12h的真空干燥處理后，制成對稱電池，測試電化學(xué)阻抗譜（EIS）進(jìn)行數(shù)據(jù)分析評估。
迂曲度的評估通過如下式中的麥克馬林?jǐn)?shù)Nm進(jìn)行表征，式中：τ 為迂曲度；Rion為離子電阻；A為極片面積；ε為極片孔隙率；σ為電解液電導(dǎo)率；d為極片的厚度。
Nm=τ/ε=（Rion·A·σ）/d
測試設(shè)備和流程
1.將輥壓后的磷酸鐵鋰正極極片裁成直徑大小一致的圓片；
2.將裁切好的正極極片放置在真空干燥箱中進(jìn)行對應(yīng)時間的干燥；
3.干燥完成后，立刻轉(zhuǎn)移到極片迂曲度測試儀（圖1 EIC 設(shè)備）中，與對應(yīng)尺寸大小的PP隔膜組裝成對稱電池；
4.使用EIC設(shè)備的自動注液功能，對對稱電池添加相同體積的電解液，加壓相同次數(shù)實現(xiàn)快速浸潤；
5.進(jìn)行EIS 阻抗測試，基于Nyquist圖中低頻線段延長至與X軸相交，該交點與高頻線段和X軸的交點的差值的3倍取為該極片涂層的離子阻抗Rion；
6.數(shù)據(jù)分析。
圖1. 極片迂曲度測試儀
表1. 不同真空干燥極片迂曲度及其相關(guān)物料信息
圖2. 極片在不同烘干時間下的阻抗譜（a）&麥克馬林?jǐn)?shù)（b）
數(shù)據(jù)分析
如表1 所示，測試評估使用內(nèi)含電導(dǎo)率為1.09 mS/mm電解液的對稱電池。從圖2 中可以得到隨著干燥時間的延長，極片整體的迂曲度越大。干燥時間越長，水分含量越少，對電芯性能越有利。然而干燥時間的延長，在溫度的作用下，會使得極片中的粘接劑在極片顆粒的表面聚集發(fā)生變化，影響顆粒表面的電荷性，使其與電解液中的鋰離子作用強度較大，最終表現(xiàn)為離子電導(dǎo)率和麥克馬林?jǐn)?shù)較大。
通過上述實驗可以得到，電芯極片水分在管控的過程中，可能會進(jìn)一步影響迂曲度的重構(gòu)，從而影響極片在電芯正常工作過程中的鋰離子擴散阻抗，這對工藝參數(shù)設(shè)計或者研發(fā)通過迂曲度篩選材料的過程都有一定的影響。同時也釋放出一個信息，材料在極片層級中由于受到配方的影響，可通過真空干燥的工藝參數(shù)調(diào)整或者優(yōu)化極片的迂曲度，以更好的實現(xiàn)電芯設(shè)計的性能目標(biāo)。
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