定量优化锂电池极片微观结构解析

电动汽车长续航里程对动力电池提出了更高的能量密度要求,市场和基础设施情况同时又要求动力电池具有良好的倍率特性,而这两者是相互矛盾的。如何在较高的能量密度下实现电池良好的倍率特性,这需要从微观上理解电池极片的机理,从下至上优化电池设计。锂离子电池极片涂层可看成一种复合材料,主要由三部分组成:(1)活性物质颗粒(act);(2)导电剂和黏结剂相互混合的组成相(碳胶相,sub);(3)孔隙,填满电解液。因此,对于电极片涂层,各相的体积关系由式(1)表示:(1)其中,ε为孔隙率,为活物质体积分数,为碳胶相体积分数。而电池的倍率特性主要与极片中电子、离子的传导特性密切相关,宏观的多孔电极理论中,锂离子、