锂离子电池充放电过程中，电池极片内部存在锂离子和电子的传输，其中电子主要通过固体颗粒，特别是导电剂组成的三维网络传导至活物质颗粒/电解液界面参与电极反应。电子的传导特性对电池性能影响大，而电池极片中，影响电导率的主要因素包括箔基材与涂层的结合界面情况，导电剂分布状态，颗粒之间的接触状态等。通过电池极片的电导率能够判断极片中微观结构的均匀性，预测电池的性能。
实际上，极片电导率更加复杂，可能存在方向上的差异，微观局部不均匀等。 文献1研究了正极极片电导率在方向上的差异。作者分别采用四探针法测量了极片平行集流体方向（In plane）上的电导率，采用微型二探针法测试了电极截面上电导率，此时电流方向与实际工作时一致，垂直于集流体方向（Out of plane）。 2μm硅和CNT电极在不同CNT含量下，平行集流体（In plane）与垂直集流体方向（Out of plane）电导率，两个方向上的对比存在明显差异，垂直集流体方向（Out of plane）的电导率比平行集流体（In plane）小约1000倍。但是，电极实际工作中，电子传输方向是垂直集流体方向（Out of plane），这个方向电导率对电池性能影响更大，而且电导率数值与EIS拟合得到的电极电导率相近，如图1所示。
图1  2μm硅和CNT电极在不同CNT含量下，垂直集流体方向电导率（Out of plane）和交流阻抗谱拟合得到的电极电导率（Electrode） 更进一步的，文献2采用纳米级四探针测试了电极片各个微观区域内的电导率，具体的测试设备如图2所示，探针尺寸为纳米级，通过精密控制系统移动样品或者探针测量各个区域的电导率，从而，获得了电导率分布图谱，如图3所示。
图2  四探针测试SEM图，探针尺寸为纳米级
图3是电池极片电子传输电阻图谱，其中（a）是极片中电子与离子传输示意图；（b）是HE5050极片电阻图谱，活性物质为直径小于1微米的NMC三元材料，极片电阻值范围为21-41mΩ cm2；（d）是TODA523极片电阻图谱，活性物质为微米级的NMC三元材料，极片电阻值范围为6-9mΩ cm2；（c）是两种极片在位置A、B、C对应的电阻率以及A-C两点之间的距离。A是电导率最高的位置，是电导率最低的位置，B居于两者之间。
图3  电池极片电导率图谱。（a）电子与离子传输示意图，（b）HE5050极片电阻图谱，（c）两种极片在位置A、B、C对应的电阻率，（d）TODA523极片电阻图谱。
 极片电阻率图谱与电极微观结构特征相互关联，作者对两种极片电导率高A、中B、低C三个的区域分析极片形貌。微米级活性材料极片TODA523，不同电导率三个位置对应的极片微观形貌分别为，图4（a、b）是电导率高A位置。图4（c、d）是电导率高B位置。图4（e、f）是电导率高C位置。SEM照片可以分辨出活性物质，导电剂和粘结剂混合相以及孔隙。
图4  微米级TODA523三元极片SEM形貌及图像处理（活性物质、导电剂、孔隙）：（a、b）高电导率A位置，（c、d）中电导率B位置，（e、f）低电导率C位置。
 图5是亚微米级HE5050三元极片SEM形貌及图像处理，由于活性物质颗粒细小，无法分辨碳胶相，图像处理只能区分为固体相和孔隙。
图5  亚微米级HE5050三元极片SEM形貌及图像处理（活性物质、孔隙）：（a、b）高电导率A位置，（c、d）中电导率B位置，（e、f）低电导率C位置。
 作者通过图像分析和电子锂离子传输模型，研究表明极片中A位置的微观形貌不仅电子电导率高，同时也具有高的锂离子传输速率。理想的电极微观形貌应该像位置A一样。 [1] Park S, King P J, Tian R, et al. High areal capacity battery electrodesenabled by segregated nanotube networks[J]. Nature Energy. 2019.[2] Vogel J E, Forouzan M M, Hardy E E, et al. Electrode microstructurecontrols localized electronic impedance in Li-ion batteries[J]. ElectrochimicaActa, 2019,297:820-825.[3] P. Hofmann, J. Wells Surface-sensitive conductance measurements J. Phys.Condens. Matter, 21 (2008), Article 013003

广州市天畅科技有限公司是从事生产和开发阀控式密封铅酸蓄电池的专业厂家之一。公司总投资超过500万元人民币，生产规模为80万KVAH/年，自主设计、开发，生产从0.8AH-3000AH的阀控式密封铅酸蓄电池。公司拥有雄厚的技术力量，各环节均实行微电脑控制，可为客户量身定做各种规格的铅酸蓄电池。天畅电源各项性能已达到或超过IEC、JIS标准，具有容量高、体积小、重量轻、寿命长等优点，产品广泛的应用于通信，电力操作系统，不间断电源（USP），应急电源（EPS），太阳能发电系统，电动玩具等领域。公司通过了中国检验认证集团ISO9001质量体系认证，电池产品先后通过了美国UL认证、欧盟的CE认证，以及中国铁道部、电力部、信息产业部的检验，并获得了国家信息产业部的通信设备入网许可证等。铅酸蓄电池供应商-天畅科技有限公司业务范围：12V铅酸蓄电池,找铅酸蓄电池厂家,了解铅酸蓄电池价格请联系4001-86-89-86,业务覆盖广州、上海、深圳、宁波、天津、佛山、惠州、东莞、温州、台州等地区,欢迎来电咨询。

---