提高极片压实密度带来的优与劣

锂电池极片的压实密度对电池的循环，内阻等性能有着直接的影响，找出最佳压实密度对电池设计很重要。一般来说，压实密度越大，电池的容量就能做得越高，所以压实密度也被看做能量密度的参考指标之一。但是不是压实密度越大越好呢？

首先可以肯定的是压实密度并不是越大越好。压实密度过高会引起以下挑战：

1.活性物质结构破坏

a.如常见的正极材料三元，磷酸铁锂等都有特定的结构。若压实密度过高，在强大的压力下，晶体中的晶格可能会发生畸变或坍塌。导致锂离子在嵌入和脱出过程中受到阻碍，进而使电池的可逆容量降低。这种容量损失可能是不可逆的，严重影响电池的性能。

2.电子传导问题

a.虽然适度的压实可以增加电子传导路径，但如果压实过大则会致使活性物质之间的接触过于紧密，最终导致颗粒团聚，起到适得其反的作用。

3.离子扩散问题

a.过高的压实密度会使极片之间的孔隙降低，孔隙是离子传输的通道，会导致离子传输受阻，从而影响电芯的性能。

4.电解液浸润问题

a.同离子扩散问题相似，过高的压实密度会使孔隙降低，孔隙可以储存电解液，电解液作为离子传输的载体，若孔隙减少，则电解液浸润可能会受影响。从而影响电芯性能。其也会对电芯安全性产生影响。电解液浸润不足可能会引起局部过热，因为锂离子在局部区域的传输受阻，电化学反应不均匀，增加了局部电流密度，产生更多的热量。

5.极片的机械性能问题

a.过度压实会使电极片的柔韧性变差。在电池的卷绕或叠片过程中，如果电极片柔韧性不足，可能会出现裂纹。在电池的使用过程中，由于电极材料在充放电过程中的体积膨胀和收缩，这些裂纹可能进一步扩展，导致电极材料的脱落，从而降低电池的循环寿命。
那么适度提高极片的压实密度可以带来哪些优势呢？

1.提高能量密度

a.压实密度的提高意味着单位体积内能够容纳更多的活性物质。当极片压实密度增加时，在相同的电池体积下，活性物质的量相对增多。

2.改善电池的倍率性能

a.适度的提高压实密度，可以使活性物质接触更紧密，减少传输路径，使电子能够更快速的在颗粒之间进行传导。同时，紧密的颗粒排列也有利于锂离子在活性物质颗粒表面和内部的扩散，使得电池在高倍率下能够更快地进行充放电反应，从而提升电池的倍率性能。

3.增强电极的稳定性

a.活性物质会发生体积膨胀和收缩，未压实或者压实程度较低的电极片中，活性物质颗粒容易在这种体积变化过程中发生位移。适当提高压实能够将活性物质颗粒固定在合适的位置，防止它们在充放电循环过程中松动、脱落。减少因颗粒脱落导致的电池性能衰退，从而提高电池的循环寿命和稳定性。

4.降低电池内阻

a.当极片压实密度增大时，活性物质之间、活性物质与集流体之间的接触面积增加。电子在电极内部传输时的接触电阻减小。较低的内阻意味着在电池充放电过程中，产生的热量更少，一方面可以提高电池的充放电效率，另一方面也有助于提升电池的安全性，减少因过热引发的安全隐患。
总之，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。若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。