前 言

电芯生产过程中通过温度、时间等因素对极片水分进行管控以降低水分对性能的影响，然而在电芯干燥的过程当中，极片的内部理化性质可能也会发生不同程度的重构。

本文以极片迂曲度测试为例，评估相同温度下，干燥时间对极片迂曲度的影响。对相同辊压后的三元极片在80℃下进行0h、6h、12h的真空干燥处理后，制成对称电池，测试电化学阻抗谱（EIS）进行数据分析评估。

迂曲度的评估通过如下式中的麦克马林数Nm进行表征，式中：τ 为迂曲度；Rion为离子电阻；A为极片面积；ε为极片孔隙率；σ为电解液电导率；d为极片的厚度。

Nm=τ/ε=（Rion·A·σ）/d

测试设备和流程

1.将辊压后的磷酸铁锂正极极片裁成直径大小一致的圆片；

2.将裁切好的正极极片放置在真空干燥箱中进行对应时间的干燥；

3.干燥完成后，立刻转移到极片迂曲度测试仪（图1 EIC 设备）中，与对应尺寸大小的PP隔膜组装成对称电池；

4.使用EIC设备的自动注液功能，对对称电池添加相同体积的电解液，加压相同次数实现快速浸润；

5.进行EIS 阻抗测试，基于Nyquist图中低频线段延长至与X轴相交，该交点与高频线段和X轴的交点的差值的3倍取为该极片涂层的离子阻抗Rion；

6.数据分析。

图1. 极片迂曲度测试仪

表1. 不同真空干燥极片迂曲度及其相关物料信息

图2. 极片在不同烘干时间下的阻抗谱（a）&麦克马林数（b）

数据分析

如表1 所示，测试评估使用内含电导率为1.09 mS/mm电解液的对称电池。从图2 中可以得到随着干燥时间的延长，极片整体的迂曲度越大。干燥时间越长，水分含量越少，对电芯性能越有利。然而干燥时间的延长，在温度的作用下，会使得极片中的粘接剂在极片颗粒的表面聚集发生变化，影响颗粒表面的电荷性，使其与电解液中的锂离子作用强度较大，最终表现为离子电导率和麦克马林数较大。

通过上述实验可以得到，电芯极片水分在管控的过程中，可能会进一步影响迂曲度的重构，从而影响极片在电芯正常工作过程中的锂离子扩散阻抗，这对工艺参数设计或者研发通过迂曲度筛选材料的过程都有一定的影响。同时也释放出一个信息，材料在极片层级中由于受到配方的影响，可通过真空干燥的工艺参数调整或者优化极片的迂曲度，以更好的实现电芯设计的性能目标。