一般來說，在材料允許的壓實范圍內(nèi)，極片壓實密度越大，電池的容量就能做的越高，所以壓實密度也被看做材料能量密度的參考指標(biāo)之一。但是一味的追求高壓實，不但替身不了電池的比容量，還會嚴(yán)重降低電池比容量和循環(huán)性能。

壓實密度越大，材料顆粒之間的擠壓程度會越大，極片的孔隙度就會越小，極片的吸收電解液的性能就會越差，電解液越難以浸潤，那么直接的后果就的材料的比容量發(fā)揮較低，電池的保液能力較差，電池循環(huán)過程中極化就大，衰減就會較大，內(nèi)阻增加也尤為明顯。因此合適的正極壓實密度可以增大電池的放電容量，減小內(nèi)阻，減小極化損失，延長電池的循環(huán)壽命，提高鋰離子電池的利用率。在壓實密度過大或過小時，不利于鋰離子的嵌入嵌出。那么影響正極極片壓實密度的壓實密度有哪些呢？

影響壓實密度的因素

影響正極極片壓實密度的主要因素主要有以下四點：

①材料真密度

②材料形貌

③材料粒度分布

④極片工藝。

材料真密度

目前幾種商業(yè)廠家的正極材料的真密度和目前所能達(dá)到的壓實密度見表（表中所選三元材料為NCM111），可以看出，幾種材料的真密度：鈷酸鋰＞三元材料＞錳酸鋰＞磷酸鐵鋰，這和壓實密度的規(guī)律一致。需要指出的是，不同組分三元材料的真密度隨組分的變化而變化。

幾種商業(yè)正極材料的真密度和壓實密度范圍

材料形貌

三元材料和鈷酸鋰的真密度差別并不大，從上表可以看出，NCM111和鈷酸鋰的真密度只差0.3g·cm-3，壓實密度卻比鈷酸鋰低0.5g·cm-3，甚至更高，導(dǎo)致這個結(jié)果的原因很多，但最主要的原因是鈷酸鋰和三元材料的形貌差別。

目前商業(yè)化的鈷酸鋰是一次顆粒，單晶很大，三元材料則為細(xì)小單晶的二次團(tuán)聚體，如圖所示。從圖中可看出，幾百nm的一次顆粒團(tuán)聚成的三元材料二次球，本身就有很多空隙；而制備成極片后，球和球之間也會有大量的空隙。以上原因使三元材料的壓實密度進(jìn)一步降低。

材料粒度分布

等徑球在堆積時，球體和球體之間會有大量的空隙，若沒有合適的小粒徑球來填補(bǔ)這些空隙，堆積密度就會很低。所以合適的粒度分布能提高材料的壓實密度，而不合理的粒度分布則造成壓實密度顯著降低。

極片工藝

極片的面密度，黏結(jié)劑和導(dǎo)電劑的用量都會影響壓實密度。常見導(dǎo)電劑和黏結(jié)劑的真密度見如表。從表中可以看出。

常見導(dǎo)電劑和黏結(jié)劑的真密度

材料的真密度對壓實密度的影響是無法改變的，但從壓實密度和真密度的對比中可以看出，三元材料的壓實密度還有很大的提升空間。

如何提高壓實密度

目前提高壓實密度的方法主要從材料形貌、材料粒度分布、極片工藝三方面入手。例如將三元材料的形貌制備成和鈷酸鋰類似的大單晶；優(yōu)化三元材料粒度分布；極片制作時使用導(dǎo)電性好的導(dǎo)電劑以降低導(dǎo)電劑用量，調(diào)漿過程高速分散，使導(dǎo)電劑和黏結(jié)劑均勻分散等等。

下面是從優(yōu)化三元材料形貌和粒度方面來提升三元材料壓實密度的實例。

優(yōu)化形貌


(a)所示是最常見的三元材料形貌，即小單晶的二次團(tuán)聚體，二次顆粒之間有較大空隙，且部分二次顆粒已經(jīng)被壓碎，部分沒有接觸到黏結(jié)劑的小單晶已經(jīng)脫落；(c)的形貌為一次單晶三元材料，但比(a)的單晶稍大一些，從其對應(yīng)極片(d)可以看出，單晶顆粒之間有少量空隙，因為不存在二次顆粒破碎的問題，所以只要黏結(jié)劑分散均勻，便不存在單晶從極片脫落的問題；(e)雖然也是二次團(tuán)聚體，但是單晶很大，單晶和單晶之間接觸并不是很緊密，從其對應(yīng)極片(f)可以看出，顆粒和顆粒之間的空隙很少，如果使用高速混合機(jī)來制備漿料，效果會更好。

 

優(yōu)化粒度分布

D50接近的材料，若D10、D90、Dmin、Dmax有差別，也會造成壓實密度不同。粒度分布太窄或粒度分布太寬都會使材料壓實密度降低。對于粒度分布的影響，有的電池廠家會對正極材料生產(chǎn)商提出要求，而有的電池廠家則通過混合不同粒度分布的產(chǎn)品來達(dá)到提高壓實密度的目的，如圖所示。

不同粒度分布的正極材料極片SEM圖

過壓

造成三元材料極片過壓的原因有兩種，一種是電池廠家為了追求電池的高能量密度導(dǎo)致極片過壓，例·如將壓實密度只有3.6g·cm–3左右的三元材料壓至3.7g·cm–3甚至更高；另一種是材料廠家制程控制不嚴(yán)格，使不同批次三元材料的壓實密度不一致，電池廠家未分析材料的具體情況，按照常規(guī)工藝參數(shù)制備極片時將極片過壓。

極片過壓會造成電池容量降低，循環(huán)惡化，內(nèi)阻增加等問題。首先，極片過壓會使球形三元材料大面積破碎，新產(chǎn)生的表面有很多脫離了二次球的一次小顆粒，它們要么因為沒有接觸到PVDF而從極片上掉落，要么因為沒有接觸到導(dǎo)電劑而使極片導(dǎo)電性能局部惡化。新表面的產(chǎn)生也使比表面增大，與電解液的接觸面增大，副反應(yīng)增加，從而造成電池性能降低，如電池氣脹、循環(huán)衰減等。過壓還會造成鋁箔變形，極片脆片，容易折斷，電池內(nèi)阻增加。

另外，過壓的極片中，材料顆粒之間的擠壓程度過大，造成極片孔隙率低，極片吸收電解液的量也會降低，電解液難以滲透到極片內(nèi)部，直接的后果就是材料的比容量發(fā)揮變差。保液能力差的電池，循環(huán)過程中極化很大，衰減很快，內(nèi)阻增加明顯。

極片是否過壓可以通過觀察極片是否脆片、做電鏡查看材料是否被破碎、估算極片孔隙率等方法來判斷。其中極片孔隙率是判斷極片吸液量、吸液速率的一項重要指標(biāo)，對電池性能產(chǎn)生直接影響。