压实密度对生产制程及电池性能的影响

压实密度是锂电池设计的重要参数，压实密度深度影响着电池的性能。本文将浅要解析压实密度的高与低会对电池性能及工艺制程的影响。

一.压实密度概念解析

在深入探讨之前，我们首先需要明确概念。压实密度 是指电极片在辊压之后，单位体积内的质量。它直观地反映了活性物质、导电剂、粘结剂等材料被压实后的紧密程度。

二.高压实的影响

提高电池的质量能量密度与体积能量密度，提高压实是最有效的方式之一。更紧密的电极结构意味着在有限的电芯空间内可以填入更多的活性物质，从而存储更多的电量。

1.对制程工艺的影响：

匀浆与涂布： 为了能达到高压实的效果，配方中通常需要更少的粘结剂和更细的活性材料颗粒。这会导致浆料粘度沉降风险提高，对搅拌和涂布的均匀性有着负面影响。

辊压工序： 这是实现高压实的核心环节。需要巨大的辊压力，对辊压机的精度和刚性是严峻考验。压力不均极易导致极片“暗痕”、“边缘翘曲”等缺陷。

电解液浸润： 这是高压实电芯最大的工艺难点。过于致密的结构使得电解液渗透困难。而浸润不充分又对电芯性能有着极大的负面影响。

分切与卷绕/叠片： 高压实的极片硬度高、脆性大，在分切时容易产生毛刺，增加内短路风险。在卷绕时，过大的反弹力可能导致极片间贴合不紧，甚至损伤隔膜。

2.对性能的影响：

优点：

提高电芯能量密度。

缺点：

倍率性能差： 电解液难以充分渗透到电极内部。在高倍率充放电时，极化急剧增大，导致电压平台下降，发热严重，容量快速衰减。

循环寿命衰减： 长期充放电过程中，高压实电极内部应力集中，活性颗粒更易破碎、剥落，与导电网络的接触失效。同时，致密的结构也阻碍了充放电过程中电极的微量膨胀与收缩，加速结构疲劳。

安全性风险： 离子电导率差导致局部电流密度不均，在长期使用后会造成析锂，形成枝晶，刺穿隔膜，造成短路。

三.低压实密度

低压实密度意味着电极结构更为疏松多孔。

1.对制程工艺的

工艺友好： 浆料稳定性好，涂布均匀性易保证。辊压压力小，极片柔韧性好，毛刺和断裂风险低，卷绕/叠片更为顺畅。

电解液浸润好： 丰富的孔隙结构为电解液浸润提供了便利。

2.对性能的影响：

缺点：

能量密度低： 这是其最致命的短板，在追求续航的应用中毫无竞争力。

极片反弹： 压实不足，极片在后续工序或循环中厚度反弹更明显，可能影响电芯在壳体中的紧固度。

优点：

优异的倍率性能： 锂离子在三维多孔网络中拥有畅通无阻的扩散通道，能够轻松应对大电流的冲击。

长循环寿命： 疏松的结构为活性物质的体积膨胀提供了缓冲空间，减少了颗粒粉化和结构破坏。且充足的电解液为电芯循环消耗提供支持

更好的低温性能： 离子迁移阻力小，在低温环境下仍能保持相对较高的放电容量。

安全性更高： 同测试条件下析锂风险较高压实低。

小结：压实密度没有绝对的高与低，好与坏。而是要在产品的性能之间相互平衡，找到一个临界点。这样才能设计出令客户满意的电芯。