本文采LiFePO4作为正极材料，锂片作为负极材料，制备成扣式锂离子电池，以面密度、压实密度和厚度一致性三个参数为指标，系统地研究这些参数对电池性能的影响规律，为锂离子电池极片的制作工艺提供基础数据和依据。

(资料图)

1 实验

1.1 极片制作

正极用量LiFePO4∶acetyleneblack∶PVDF=8：1：1，行星式球磨机将按比例配好的电极物质300r/min的速度1h正反转交替运行球10h，制得正极片浆料。研钵中浆料加入适量NMP溶剂，继续研磨均匀制得浆料。在2℃、干燥环境下，将浆料涂敷于铝箔(厚度20um)上，涂敷厚度设定为100、150和200um三种，烘干后进行辊压。其中涂敷厚度为100um的极片，分别在不同压下率、不同道次和温度下进行辊压，涂层压下率设定为30%、40%、50%三种，道次设定为1、2、3(道次为1时，压下量按照50um压下；道次为2时，压下量按照30/20um压下；道次为3时，压下量按照 20/20/10um压下)三种，温度设定为20、90 和160℃三种，共制得9种由不同工艺制作的极片。切片机切片16mm制得电池正极片。

1.2 电池制备

式中：m1为极片质量；m2为铝箔质量；w为活性物质的质量分数；S为极片面积；h1为辊压后的极片厚度，h2为铝箔厚度。

1.3 测试方法

利用电子扫描显微镜对正极片进行微观形貌观察；用蓝电测试仪对电池进行恒流充放电测试；用电化学工作站进行循环伏安和交流阻抗测试。对上述测试的实验数据按电池编号进行记录。

1.4 实验仪器

行星式球磨机、涂布机、辊压机、手套箱、扫描电子显微镜、蓝电测试仪、电化学工作站。

2 结果与讨论

2.1 涂层压下率对电池性能的影响

2.2 涂覆厚度对电池性能的影响

2.3 辊压道次对极片及电池性能的影响

2.3.1 辊压道次对极片厚度一致性的影响

2.3.2 辊压道次对极片表面形貌的影响

2.3.3 辊压道次对电池性能的影响

2.4 辊压温度对极片及电池性能的影响

2.4.1 辊压温度对极片厚度一致性的影响

2.4.2 辊压温度对极片表面形貌的影响

2.4.3 辊压温度对电池性能的影响

3 结论

锂离子电池正极片的制作工艺，涉及面密度、压实密度和极片厚度一致性三个重要参数。这些参数都是通过影响电池的内阻而影响电池的性能的，减小面密度、适当增大压实密度和提高极片厚度一致性都会减小电池的内阻，特别是减小电解液与正极片接界处的电荷转移阻抗。凡是能减小电池内阻的参数设置，都会提高电池的性能，反之则降低电池的性能：

(1) 涂覆厚度从100um增加到150um再增加到200um，面密度相应地从2.48mg/cm2增加到3.72mg/cm2再增加到4.96mg/cm2，第50次循环的容量保持率从95%下降到93%再下降到91%，5倍率放电比容量从100mAh/g下降到60mAh/g再下降到40mAh/g。

(2) 压下率从30%增加到40%再增加到50%，压实密度相应地从0.35g/cm3增加到0.42g/cm3再增加到0.49g/cm3，样品的放电比容量从142mAh/g 增加到153mAh/g再增加到158mAh/g。

(3) 正极片辊压道次从1次增加为2次再增加为3次时，极片厚度一致性逐渐提高，第 50次循环的放电比容量从141mAh/g增加到151mAh/g再增加到157mAh/g。

(4) 正极片辊压温度从20℃提高到90℃再提高到160℃时，极片厚度一致性逐渐提高，充电和放电的可逆性提高，库仑效率也提高。

文献参考：刘斌斌, 杜晓钟, 闫时建,等. 制片工艺对动力锂离子电池性能的影响[J]. 电源技术, 2018, 42(6):5.