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在電池的研發(fā)中,，極片柔韌性是影響電池性能的關(guān)鍵指標(biāo)之一。它如同電池的"骨骼韌性",，既需要足夠的強(qiáng)度支撐充放電過(guò)程中的體積變化,，又需具備良好的延展性以承受反復(fù)的機(jī)械應(yīng)力。目前有許多極片柔韌性的測(cè)試方案,，不同的廠家可能會(huì)根據(jù)自己的產(chǎn)品特點(diǎn)和測(cè)試需求采用不同的方法,，例如極片手動(dòng)翻折過(guò)輥看透光,、繞針看掉粉和三點(diǎn)彎曲法等，但這些人工的方法測(cè)試誤差大,、一致性差,，能得到的信息比較有限。

元能科技的極片柔韌性設(shè)備（BEF1000）與常規(guī)的檢測(cè)方法不同,，該設(shè)備是將極片按特定角度彎曲后固定在測(cè)試裝置上,，然后通過(guò)施加位移來(lái)使極片發(fā)生形變，測(cè)量極片在不同形變程度下的壓力-位移曲線,，通過(guò)力-位移關(guān)系可以精確分析不同樣品間的柔韌性,。正極和負(fù)極材料的的柔韌性差異較大，通常會(huì)采用不同的測(cè)試方法和分析方法,。正極：?jiǎn)稳訅涸u(píng)估極片的可彎曲性,；負(fù)極：循環(huán)測(cè)試評(píng)估極片的可復(fù)原性。

圖1.元能科技BEF1000設(shè)備和測(cè)試示意圖

正極柔韌性測(cè)試：?jiǎn)稳ρh(huán)下的"臨界點(diǎn)"挑戰(zhàn)

正極極片一般來(lái)說(shuō)會(huì)比較“脆”,，在測(cè)試過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)涂層開裂的現(xiàn)象,。因此通常我們采用單圈勻速模式進(jìn)行測(cè)試，通過(guò)力-位移曲線的結(jié)果分析正極極片的柔韌性好壞（可彎曲性）,。圖2為兩款不同壓實(shí)密度的LFP正極極片測(cè)試數(shù)據(jù),，從測(cè)試結(jié)果來(lái)看，二者的曲線均有突變點(diǎn),，說(shuō)明極片在測(cè)試過(guò)程中有應(yīng)力的釋放,，而這應(yīng)力的釋放主要來(lái)源于極片表面涂層的開裂。通常來(lái)說(shuō),，極片發(fā)生斷裂的位移越短,，說(shuō)明極片的可彎曲性越差，即柔韌性越差,。

圖2. 不同壓實(shí)密度正極的壓力-位移曲線

如果二者的斷裂位移差異不大時(shí)，如何進(jìn)一步去考慮二者的差異,？可以通過(guò)斷裂力/曲線斜率去考量,。如圖3，在相同行進(jìn)位移下,，力越大說(shuō)明極片抵抗彎曲變形的能力越強(qiáng),，即極片更“硬”。那么越硬的極片柔韌性就越差么,？硬度是材料抵抗局部變形的能力,，柔韌性反映材料在斷裂前的可變形能力，二者受不同因素主導(dǎo),，可能同步變化,，也可能此消彼長(zhǎng),。通常來(lái)說(shuō)，極片的硬度和柔韌性呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)趨勢(shì),，硬度高往往伴隨柔韌性低（脆性增加）,，一個(gè)比較硬的極片（例如，活性物質(zhì)含量高,、壓實(shí)密度大,、粘結(jié)劑含量少或粘結(jié)劑本身硬度高）通常更容易在彎曲、卷繞或受到?jīng)_擊時(shí)發(fā)生斷裂或掉粉,，即柔韌性差,。然而，這種關(guān)聯(lián)的強(qiáng)度和方向受到粘結(jié)劑,、活性物質(zhì),、導(dǎo)電劑、壓實(shí)密度,、孔隙率,、微觀結(jié)構(gòu)等多種因素的共同影響和制約，并不是簡(jiǎn)單的“強(qiáng)”正相關(guān)或負(fù)相關(guān),。

圖3. 樣品A和樣品B的壓力-位移曲線

負(fù)極柔韌性測(cè)試：循環(huán)中的"疲勞度"狙擊戰(zhàn)

相對(duì)正極而言,，負(fù)極極片會(huì)比較軟，在壓縮測(cè)試過(guò)程中不會(huì)有明顯的涂層開裂現(xiàn)象,，因此可以考慮從另一個(gè)維度進(jìn)行分析：極片的可復(fù)原性（材料在外力作用下發(fā)生形變,，撤去外力后能恢復(fù)原狀的能力）。元能科技的BEF1000設(shè)備可以進(jìn)行往返測(cè)試,，通過(guò)返回原點(diǎn)時(shí)的“殘余應(yīng)力”去評(píng)估極片的可復(fù)原性,。殘余應(yīng)力的來(lái)源如下：測(cè)試開始之前會(huì)進(jìn)行壓力歸零，極片在往返實(shí)驗(yàn)中會(huì)有一定的能量損失,，或者說(shuō)不可逆形變,，因此在返回初始位置時(shí)，極片產(chǎn)生的力會(huì)偏離初始值（零）,，我們將此時(shí)的力稱為“殘余應(yīng)力”,。若“殘余應(yīng)力”絕對(duì)值越大，說(shuō)明極片在往返測(cè)試中損失的“能量”越大,，即極片的可復(fù)原性越差,。

圖4. 殘余應(yīng)力解析圖

圖5為兩款含有不同粘結(jié)劑的負(fù)極極片，通過(guò)往返測(cè)試可以得到樣品的殘余應(yīng)力,，其測(cè)試結(jié)果表明樣品①經(jīng)過(guò)1圈的往返測(cè)試后其殘余應(yīng)力越接近初始值（零）,，說(shuō)明其在測(cè)試過(guò)程中的不可逆損傷更小，可復(fù)原性更好,，即樣品①擁有更好的柔韌性,。此外,，元能科技的BEF1000設(shè)備也可以進(jìn)行多圈往返實(shí)驗(yàn)，觀察極片疲勞測(cè)試結(jié)果.

圖5. 兩款負(fù)極極片往返測(cè)試圖

小 結(jié)

根據(jù)極片測(cè)試的力-位移曲線和實(shí)際狀態(tài),，可以選擇最佳的測(cè)試模式和分析方法,。極片的柔韌性雖隱藏在電池內(nèi)部，卻是決定產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力的"隱形戰(zhàn)場(chǎng)",。通過(guò)科學(xué)的測(cè)試方法與數(shù)據(jù)洞察,，我們正在為每一片電極賦予更強(qiáng)的生命力——讓電池不僅"跑得更遠(yuǎn)"，更能"活得長(zhǎng)久",。