充电机充电锂离子蓄电池是一种高容量长寿命环保充电机充电蓄电池，具有诸多长处，广泛应用于储能、电动汽车、便携式电子产品等范畴。电极极片是锂离子动力充电机充电蓄电池的基础，直接决议充电机充电蓄电池的电化学功能以及安全性。

充电机充电锂电池电极是一种颗粒组成的涂层，均匀的涂敷在金属集流体上。充电机充电锂离子蓄电池极片涂层可当作一种复合资料，如图1所示，首要由三部分组成：(1)活性物质颗粒；(2)导电剂和黏结剂彼此混合的组成相(碳胶相)；(3)孔隙，填满电解液。各相的体积联系表明为：孔隙率 + 活物质体积分数 + 碳胶相体积分数 = 1 (1)

充电机充电锂电池极片的规划是非常重要的，现针对充电机充电锂电池极片规划基础知识进行简单介绍。

(1)电极资料的理论容量

电极资料理论容量，即假定资猜中锂离子悉数参与电化学反响所能够提供的容量，其值经过下式核算：

 (2)其间，法拉第常数(F)代表每摩尔电子所带着的电荷，单位C/mol，它是阿伏伽德罗数NA=6.02214 ×1023mol-1与元电荷e=1.602176 × 10-19 C的积，其值为96485.3383±0.0083 C/mol。

例如，LiFePO4摩尔质量157.756 g/mol，其理论容量为：

三元资料NCM(1/1/1)(LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 ) 摩尔质量为96.461 g/mol，其理论容量为278 mAh/g

LiCoO2摩尔质量97.8698 g/mol，如果锂离子悉数脱出，其理论克容量274 mAh/g

石墨负极中，锂嵌入量最大时，构成锂碳层间化合物，化学式LiC6，即6个碳原子结合一个Li。6个C摩尔质量为72.066 g/mol，石墨的最大理论容量为：

关于硅负极，由5Si+22Li++22e- ↔ Li22Si5 可知， 5个硅的摩尔质量为140.430 g/mol，5个硅原子结合22个Li，则硅负极的理论容量为：

这些核算值仅仅理论的克容量，为确保资料结构可逆，实践锂离子脱嵌系数小于1，实践的资料的克容量为：

资料实践克容量=锂离子脱嵌系数 × 理论容量 (3)

(2)充电机充电蓄电池规划容量与极片面密度

充电机充电蓄电池规划容量能够经过式(4)核算：

充电机充电蓄电池规划容量=涂层面密度×活物质份额×活物质克容量×极片涂层面积 (4)

其间，涂层的面密度是一个要害的规划参数，压实密度不变时，涂层面密度添加意味着极片厚度添加，电子传输间隔增大，电子电阻添加，可是添加程度有限。厚极片中，锂离子在电解液中的搬迁阻抗添加是影响倍率特性的首要原因，考虑到孔隙率和孔隙的曲折连同，离子在孔隙内的搬迁间隔比极片厚度多出很多倍。

(3)负极-正极容量比N/P

负极容量与正极容量的比值界说为：

(5)N/P要大于1.0，一般1.04~1.20，这首要是处于安全规划，避免负极侧锂离子无承受源而分出，规划时要考虑工序才能，如涂布误差。可是，N/P过大时，充电机充电蓄电池不可逆容量丢失，导致充电机充电蓄电池容量偏低，充电机充电蓄电池能量密度也会下降。

而关于钛酸锂负极，选用正极过量规划，充电机充电蓄电池容量由钛酸锂负极的容量断定。正极过量规划有利于提高充电机充电蓄电池的高温功能：高温气体首要来源于负极，在正极过量规划时，负极电位较低，更易于在钛酸锂外表构成SEI膜。

(4)涂层的压实密度及孔隙率

在生产过程中，充电机充电蓄电池极片的涂层压实密度经过式(6)核算，

 (6)而考虑到极片辊压时，金属箔材存在延展，辊压后涂层的面密度经过下式(7)核算。

 (7)前面说到，涂层由活物质相、碳胶相和孔隙组成，孔隙率可由式(8)核算。

 (8）其间，涂层的均匀密度为：

 (9)充电机充电锂电池电极是一种粉体颗粒组成的涂层，因为粉体颗粒外表粗糙，形状不规则，在堆积时，颗粒与颗粒间必有孔隙，而且有些颗粒自身又有裂缝和孔隙，所以粉体的体积包含粉体自身的体积、粉体颗粒间的孔隙隙和颗粒内部的孔隙，因而，相应的有多种电极涂层密度及孔隙率的表明法。

粉体颗粒的密度是指单位体积粉体的质量。依据粉体所指的体积不同，分为真密度、颗粒密度、堆积密度三种。各种密度界说如下：

a. 真密度指粉体质量除以不包含颗粒表里空地的体积(实在体积)，求得的密度。即扫除所有的空地占有的体积后，求得的物质自身的密度。

b. 颗粒密度指粉体质量除以包含开口细孔与关闭细孔在内的颗粒体积，求得的密度。即扫除颗粒之间的空地，但不扫除颗粒内部自身的细微孔隙，求得的颗粒自身的密度。

c. 堆积密度，即涂层密度，指粉体质量除以该粉体所组成涂层的体积，求得的密度。其所用的体积包含颗粒自身的孔隙以及颗粒之间空地在内的总体积。

关于同一种粉体，真密度>颗粒密度>堆积密度。

粉体的孔隙率是粉体颗粒涂层中孔隙所占的比率，即粉体颗粒间空地和颗粒自身孔隙所占体积与涂层总体积之比，常用百分率表明。粉体的孔隙率是与粒子形状、外表状况、粒子巨细及粒度散布等要素有关的一种综合性质，其孔隙率的巨细直接影响着电解液的滋润和锂离子传输。一般来说，孔隙率越大，电解液滋润简单，锂离子传输较快。所以在充电机充电锂电池规划中，有时要测定孔隙率，常用压汞法、气体吸附法等进行测定。也可经过密度核算求得。当选用不同的密度进行核算时，孔隙率意义也不同。

当活物质、导电剂、粘结剂的密度都选用真密度核算孔隙率时，所核算的孔隙率包含颗粒之间的空地、颗粒内部空地。当活物质、导电剂、粘结剂的密度都选用颗粒密度核算孔隙率时，所核算的孔隙率包含颗粒之间的空地、而不包含颗粒内部空地。因而，充电机充电锂电池极片的孔隙标准也是多标准的，一般地颗粒之间的空地在微米级标准，而颗粒内部空地在纳米到亚微米级。

在多孔电极中，有用分散率、传导率等输运物性的联系可用下式表明：

 (10)其间，D0表明资料自身固有分散(传导)率，ε为相应相的体积分数，τ为相应物相的迂曲率。在微观均质模型中，一般选用Bruggeman联系式，取系数ɑ=1.5来估量多孔电极的有用物性。

 (11)电解液填充在多孔电极的孔隙中，锂离子在孔隙内经过电解液传导，锂离子的传导特性与孔隙率密切相关。孔隙率越大，相当于电解液相体积分数越高，锂离子有用电导率越大。而正极极片中，电子经过碳胶相传输，碳胶相的体积分数，碳胶相的迂曲度又直接决议电子有用电导率。孔隙率和碳胶相的体积分数是彼此对立的，孔隙率大必然导致碳胶相体积分数下降，因而，锂离子和电子的有用传导特性也是彼此对立的，如图2所示。跟着孔隙率下降，锂离子有用电导率下降，而电子有用电导率升高。电极规划中，如何平衡两者也很要害。

图2 电子和锂离子有用电导率与孔隙率的联系