金牌會(huì)員
已認(rèn)證
引 言
鋰離子電池，作為現(xiàn)代儲(chǔ)能的核心，直接決定了電動(dòng)汽車與智能設(shè)備的性能表現(xiàn)。而電池的"心臟"——極片，其柔韌性更是關(guān)乎電池壽命與安全的核心指標(biāo)。脆弱的極片會(huì)在充放電中開裂粉化，引發(fā)容量跳水甚至安全隱患。如何讓極片既強(qiáng)韌又靈活？本文將揭秘電池背后的技術(shù)密碼—極片柔韌性，并解讀元能科技的黑科技測(cè)試方案。
極片柔韌性：電池性能的隱形裁判
1：循環(huán)壽命的生死線
充放電過程中的應(yīng)力變化：在電池的充放電過程中，電極材料會(huì)經(jīng)歷反復(fù)的膨脹和收縮（例如，鋰離子嵌入和脫嵌時(shí)，正極材料如NCM、LFP等會(huì)發(fā)生體積變化）。如果極片柔韌性差，容易在反復(fù)應(yīng)力下產(chǎn)生裂紋或斷裂（圖1），導(dǎo)致活性材料與集流體之間的接觸變差，增加內(nèi)阻，最終縮短電池的循環(huán)壽命，嚴(yán)重的甚至?xí)l(fā)安全問題。
極片粉化問題：柔韌性差的極片在循環(huán)過程中更容易發(fā)生粉化，導(dǎo)致活性材料從集流體上脫落，進(jìn)一步加速電池性能的衰減。
2：生產(chǎn)工藝的試金石
分切和卷繞工藝：在電池制造過程中，極片需要經(jīng)過分切、熱壓、卷繞或疊片等工藝。柔韌性差的極片在這些加工過程中容易產(chǎn)生毛刺、裂紋或斷裂，導(dǎo)致良品率下降，增加生產(chǎn)成本。
極片與隔膜的貼合：柔韌性好的極片能夠更好地與隔膜貼合，減少極片與隔膜之間的間隙，從而提高電池的能量密度和一致性。
3：性能表現(xiàn)的晴雨表
內(nèi)阻和功率性能：柔韌性差的極片容易在循環(huán)過程中產(chǎn)生裂紋，導(dǎo)致活性材料與集流體之間的接觸電阻增加，進(jìn)而增加電池的內(nèi)阻，降低電池的功率性能。
能量密度：雖然提高面密度可以增加電池的能量密度，但如果極片的柔韌性不足，可能會(huì)導(dǎo)致極片在循環(huán)過程中失效，反而降低電池的實(shí)際可用能量密度。
4：設(shè)計(jì)矛盾的破局點(diǎn)
極片厚度設(shè)計(jì)：在高能量密度電池中，通常需要增加極片的面密度和厚度，但這會(huì)降低極片的柔韌性。因此，在設(shè)計(jì)時(shí)需要權(quán)衡能量密度和柔韌性，確保極片在滿足能量需求的同時(shí)具備足夠的機(jī)械強(qiáng)度。
材料選擇：柔韌性與極片中的粘結(jié)劑、導(dǎo)電劑和活性材料的比例密切相關(guān)。通過優(yōu)化材料配比和選擇高性能粘結(jié)劑，可以在不犧牲能量密度的情況下提高極片的柔韌性。
5：應(yīng)用場(chǎng)景的通行證
動(dòng)力電池：電動(dòng)汽車在實(shí)際使用中會(huì)面臨各種復(fù)雜路況，例如顛簸、震動(dòng)等，這些都會(huì)對(duì)電池組造成機(jī)械沖擊并可能引發(fā)安全問題（圖2）。柔韌性好的極片能夠更好地吸收沖擊能量，減少極片損壞的風(fēng)險(xiǎn)，從而提升電池的安全性并延長(zhǎng)電池壽命。
柔性電池：在可穿戴設(shè)備、柔性電子設(shè)備等新興領(lǐng)域，電池需要具備良好的柔韌性以適應(yīng)設(shè)備的形變，這對(duì)極片的柔韌性提出了更高的要求。柔韌性差的電池，可能連手機(jī)折疊屏的彎都扛不住！
圖2. 電動(dòng)汽車底盤磕碰后起火
柔韌性如何測(cè)試？
元能科技BEF1000極片柔韌性測(cè)試儀給出答案，該設(shè)備沿用極片應(yīng)力-應(yīng)變曲線的基本測(cè)試方法，即將極片特定角度彎曲后固定在測(cè)試裝置上，然后通過施加位移來(lái)使極片發(fā)生形變，測(cè)量極片在不同形變程度下的應(yīng)力和應(yīng)變（壓力-位移），評(píng)估極片柔韌性。如圖3B所示，優(yōu)質(zhì)極片（樣品B）曲線平滑如絲綢，劣質(zhì)品（樣品A）則出現(xiàn)斷裂突變點(diǎn)，差異一目了然！
圖3. (A) 極片柔韌性設(shè)備示意圖 (B) 兩款樣品的柔韌性測(cè)試數(shù)據(jù)
總 結(jié)
極片柔韌性，是高性能電池不可妥協(xié)的底線。從材料配比到工藝優(yōu)化，從實(shí)驗(yàn)室測(cè)試到量產(chǎn)管控，每一步都需以柔韌為核心準(zhǔn)則。元能科技的創(chuàng)新設(shè)備，正為行業(yè)提供一把"柔韌標(biāo)尺"，助力打造更安全、更長(zhǎng)壽命的下一代電池。
