锂离子电池充放电过程中,电池极片内部存在锂离子和电子的传输,其中锂离子通过电极孔隙内填充的电解液传输,而电子主要通过固体颗粒,特别是导电剂组成的三维网络传导至活物质颗粒/电解液界面参与电极反应。电子的传导特性对电池性能影响大,主要影响电池的倍率性能。而电池极片中,影响电导率的主要因素包括箔基材与涂层的结合界面情况,导电剂分布状态,颗粒之间的接触状态等。通过测量极片电阻,可判断极片中微观结构的均匀性、极片配方特性、材料性能,预测电池的性能。文章《锂电池极片电导率测试方法及其影响因素》对电池极片的电导率测试方法进行简单总结,并列举极片电导率的部分影响因素。
在锂离子电池工艺开发、品质监控等过程中,极片电阻测量技术也发挥着重要作用。锂离子电池原材料是基础,材料好坏直接决定电池性能优劣,原材料的电导率对最终电池的内阻、阻抗等具有决定性作用,同时极片及电芯制程工艺参数对电池性能也会有重要的影响,因此,极片膜电阻成为材料-工艺-性能之间相互关系的纽带。
在活性物质粉体材料的开发与评估、电极配方的开发与优化、生产过程监控、失效分析等各个方面,极片膜电阻测试都能够发挥重要作用,例如:
1. 综合评估搅拌到涂布工艺过程的浆料稳定性,识别导电剂团聚异常问题;
2. 针对生产过程中极片稳定性(极片电阻稳定性)的评估;
3. 针对硅碳负极等混合电极的混合均匀异常识别;
4. 针对不同主材及配方的电子导电性评估;
5. 针对不同导电剂及配方的电子导电性评估;
6. 针对不同交联剂及配方的电子导电性评估;