摘要

在锂电池的生产制程中，压实密度是一项关键参数，它对电池的整体性能产生深远影响。具体来说，压实密度与极片的比容量、效率、内阻以及电池的循环性能紧密相关。合适的压实密度可以提升电池性能，而过高或过低都会带来负面影响。

一般来说，极片的压实密度在材料的允许范围内越大，电池的容量也就能相应地提高。因此，压实密度常被视为评估材料能量密度的重要指标之一。然而，仅仅追求高压实密度并非最佳策略，因为这不仅不能保证电池的比容量提升，反而可能会严重降低电池的比容量和循环性能。

随着压实密度的增加，材料颗粒之间的挤压力度会加强，导致极片的孔隙度减少。这种情况下，极片吸收电解液的能力会降低，使得电解液难以充分浸润。这种浸润不足会直接影响材料的比容量发挥，使得电池的保液能力下降。在电池循环过程中，由于电解液浸润不足，极化现象会更加严重，从而导致电池衰减加速，内阻的增加也会更为显著。

因此，合适的压实密度能够提高电池的放电容量，降低内阻，减少极化损失，并延长电池的循环寿命，从而提升锂离子电池的整体利用率。无论是压实密度过高还是过低，都会对锂离子的嵌入和嵌出造成不利影响。那么，影响正极极片压实密度的主要因素有哪些呢？

● 材料真密度

目前，几种主要商业厂家生产的正极材料，在真密度和压实密度方面存在差异。以NCM111三元材料为例，钴酸锂、三元材料、锰酸锂和磷酸铁锂的真密度依次减小，这一规律与它们的压实密度相匹配。值得注意的是，三元材料的真密度会随着其组分的比例变化而变化。

表：几种商业正极材料的真密度和压实密度范围

● 材料形貌

虽然三元材料与钴酸锂在真密度上差异不大，但从数据上观察，NCM111的真密度仅比钴酸锂低大约0.3g·cm-3，然而在压实密度方面，三元材料却比钴酸锂低了至少0.5g·cm-3，甚至更多。这种差异的形成可以归因于多个因素，但最显著的原因在于两者材料形貌的不同。

当前市场上销售的钴酸锂主要是一次颗粒，具有较大的单晶结构。三元材料则是由细小的单晶团聚成二次颗粒。从图像中可看出，这些几百纳米大小的一次颗粒团聚形成的三元材料二次球形结构中，存在许多内在的空隙。当这些球形颗粒被制备成极片时，颗粒间也会形成大量的空隙。上述因素共同作用，导致三元材料的压实密度进一步低于钴酸锂。

钴酸锂和三元材料SEM图

● 材料颗粒度分布

等径球在堆积过程中，球体之间会形成大量的空隙。如果没有适当大小的小粒径球来填补这些空隙，堆积密度就会显著降低。因此，合适的粒度分布对于提高材料的压实密度至关重要，而不合理的粒度分布则会导致压实密度显著下降。

● 极片工艺

极片的面密度、黏结剂和导电剂的使用量都是影响压实密度的重要因素。根据表中提供的常见导电剂和黏结剂的真密度数据，我们可以进一步分析这些成分如何影响整体的压实效果。虽然材料固有的真密度对压实密度的影响是固定的，但通过对比压实密度与真密度的数据，我们认识到三元材料的压实密度仍有较大的提升潜力。这表示，在调整这些辅助成分的比例和类型方面，我们仍有机会优化电池的性能。

表：常见导电剂和黏结剂的真密度

▲声明：观点仅代表作者本人，不代表伊斯特立场，部分资讯及图片来自网络如有侵权或其他问题，请联系删除。