极片电阻法评估极片批次稳定性

极片作为锂离子电池的一个重要组成部分，极片批次稳定性及均匀度一方面影响电芯在充放电时脱嵌锂的均匀性、界面膨胀厚度的均匀性，另一方面也会影响批量生产电芯的一致性。目前监控极片工序稳定性常用的两种方法是：采用原位在线激光测厚或非原位高度规监控极片厚度的均匀性和采用极片冲片后称重法计算压实密度的均匀性，但这两个参数无法准确代表极片的电性能，更无法与正负极来料、配方、孔隙率等参数相关联，极片电阻作为极片的一个重要电学性能，它受极片厚度、极片配方、极片孔隙率等影响，因此不同批次的极片电阻差异可以全面表征极片的批次稳定性。选择极片电阻法来评估极片批次稳定性有如下重要意义：

电池极片电导率测试原理

四探针测试示意图

由于该方法包括探针、探针与涂层的电阻，因此无法测量极片电阻率的绝对值，需要通过对探头进行合适的表面平整度设计、高精度电阻仪表与校准模块，保证测量精度与准确度。但是其包含一些优点：测试过程电子传导路径与实际电池应用时基本相同，一个总的测试值包含了各个部分的电子传导特性，快速研究工艺对极片电阻率的影响。

本文采用极片电阻测试方法评估不同批次的正负极极片电阻稳定性，通过制定合格批次的电阻规格范围来监控搅拌、涂布、辊压等工序的稳定性，加快生产和研发进度。

1. 实验设备：极片电阻仪，型号BER1300 (IEST元能科技)，电极直径14mm，可施加5~60MPa压强。设备如图1(a)和1(b)所示：

图1. (a)BER1300外观图；(b)BER1300结构图

2. 测试方法：将待测极片样品剪切成约5cm×10cm的长方形尺寸，放置于样品台上，在MRMS软件上设置测试压强、保压时间等参数后，开始测试，软件将自动读取极片厚度、电阻、电阻率、电导率等数据。

选取10个批次辊压后的正负极极片进行极片电阻测试，结果如图2(a)和2(b)。对比正极极片电阻数据，若之前通过大量测试制定出该样品的电阻规格范围为26~28mΩ，而本次10个批次的测试结果均在该区间范围内，说明数据合格，可认为极片均匀度无异常，工艺控制较为稳定。对比负极极片电阻数据，若之前通过大量测试制定出该样品的电阻规格范围为2~4mΩ，而本次10个批次的测试结果有9个在合格区间范围内，1个批次的结果大于4 mΩ，则可对异常的批次拦截，进一步结合SEM形貌分析、极片面密度等方法排查电阻偏大的原因，可能是由浆料搅拌不均匀、涂布不均匀、或者辊压的辊间距平行度差等因素导致。

图2. (a)10个批次的辊压后正极极片电阻；

      (b)10个批次的辊压后负极极片电阻   

     采用极片电阻测试方法可以监控不同批次的正负极极片电阻稳定性，另外还可以通过制定合格批次的电阻规格范围来监控搅拌、涂布、辊压等工序的稳定性，加快生产和研发进度。