咱们今天来讲讲,怎么去理解粉末电阻和极片电阻之间的那种对应关系。眼下快充成了手机、汽车还有储能电站们最想要的东西,所以锂离子电池的倍率性能就成了大家都盯着的一块肥肉。电池“走量”的速度,其实是由电子电阻和离子电阻一起决定的。电子电阻这块儿可以分成好多小环节,比如正负极材料、集流体还有极耳焊接啥的。好在这些问题在极片阶段就能看出来,所以把评估的关口往前推一推,就能把研发周期缩短,成本也能降下来。 全电池里的电子电阻,正极极片的贡献往往能占到40%以上。里面的活性材料含量特别高,达到了95%。要是我们能找到粉末电阻和极片电阻之间的那个规律,就能提前算出成品电芯的电阻了。这样一来,验证时间就能从7天缩短到7个小时。 现在测正极粉末电阻最常见的是四探针法和两探针法:四探针法测的是压片表面的横向电阻,两探针法测的是粉末内部的纵向穿透电阻。至于极片电阻,大家都用两探针来测,保证数据能互相比较。这次实验我选的是四线法加上那种能控制压力的双圆盘电极,最大压强给到200 MPa,让压实状态跟极片更接近。 测试流程是这样的:用PRCD1100这个仪器测粉末的电阻和密度时,先称好样,预振实一下再压片。压强在10到200 MPa之间压10秒,之后就能采集厚度、密度、电阻率还有电导率的数据。用BER1300测极片的时候就不一样了:先剪片、辊压、放电极,压强是25 MPa,保压25秒再采集数据。 咱们做了三种体系的实验: 钴酸锂LCO体系里头的粉末如果压得不实,电导率反而不如原样;压得越实超过3.87 g/cm³后才会反超。极片在4.0 g/cm³的时候也一样,改性后的电导率提高了很多,这说明粉末和极片的变化趋势是一模一样的。 镍钴锰NCM体系里的粉末Ni含量越高电导越好。极片在3.2 g/cm³的时候也一样,Ni含量高的排序是811>792>622,曲线是平行移动的。 磷酸铁锂LFP体系里的三种材料LFP-1、LFP-2、LFP-3(不同掺杂路径)的粉末电阻排序就是LFP-1>LFP-2>LFP-3。极片在2.4 g/cm³时也是这个顺序,说明粉末电阻放大了极片的电阻情况。 结论就是:只要粉末压实的状态跟极片受压时的状态差不多,钴酸锂、三元还有磷酸铁锂这三大体系都表现出了很高的一致性。这就意味着我们在材料端测一次数据就能预判电芯的电子电阻了。以后我们可以快速筛选好的配方,“成品试验”也可以直接搬到“粉末桌面”上做。这样既省时间又省钱,能让企业在快充这条赛道上先拔头筹。