锂離子電(diàn)池一般工藝是将活性物質、導電(diàn)劑、粘結劑和(hé)溶劑一起配制(zhì)漿料，利用塗布設備在集流體(tǐ)(一般是銅箔或者鋁箔)塗布一層具有(yǒu)一定厚度的漿料，經過烘幹後再進行(xíng)反面塗布。
經過雙面塗布的電(diàn)極一般會(huì)經過一到兩次碾壓，以便控制(zhì)電(diàn)極的孔隙率和(hé)密度，最後電(diàn)極會(huì)進行(xíng)分切，并卷繞電(diàn)芯，最後組合成為(wèi)電(diàn)池，經過注液化成，就可(kě)以用于商業锂離子電(diàn)池。
研究發現，除了锂離子電(diàn)池電(diàn)極活性物質的固有(yǒu)屬性，電(diàn)極的微觀結構對電(diàn)池的能量密度和(hé)電(diàn)化學性能也有(yǒu)十分重大(dà)的影(yǐng)響。
在未經碾壓的電(diàn)極中，僅有(yǒu)50%的空(kōng)間(jiān)被活性物質所占據，提高(gāo)壓實密度，可(kě)以有(yǒu)效的提高(gāo)電(diàn)極的體(tǐ)積能量密度和(hé)重量能量密度，但(dàn)是這也會(huì)影(yǐng)響電(diàn)極結構，例如孔隙率、比表面積、孔徑分布和(hé)彎曲度等，同時(shí)也會(huì)影(yǐng)響電(diàn)極中粘結劑和(hé)導電(diàn)劑的分布，這會(huì)對锂離子電(diàn)池的電(diàn)化學性能産生(shēng)顯著的影(yǐng)響。
美國的印第安那(nà)波利斯普渡大(dà)學的Cheolwoong Lim等利用了目前最先進的X射線納米斷層掃描技(jì)術(shù)(nano-CT)研究了LiCoO2電(diàn)極壓實密度對電(diàn)極電(diàn)極結構和(hé)電(diàn)化學性能的影(yǐng)響。
首先Cheolwoong Lim利用相同的工藝制(zhì)備了多(duō)片LiCoO2極片，并将其碾壓至不同厚度，他們首先利用同步傳輸X射線顯微鏡(XMT)重建了不同極片的孔隙結構，然後極片會(huì)制(zhì)成扣式電(diàn)池用于測試極片的電(diàn)化學性能。
電(diàn)極漿料配比為(wèi)活性物質，粘結劑和(hé)炭黑(hēi)94：3：3，在NMP中分散，然後塗布于鋁箔上(shàng)，塗布厚度從40μm到80μm，最後這些(xiē)電(diàn)極都将被碾壓到40μm以得(de)到不同的壓實密度，極片的壓實密度從2.2g/cm3到3.6g/cm3。
通(tōng)過nano-CT技(jì)術(shù)檢測極片發現，随着壓實密度的上(shàng)升，碳和(hé)粘結劑的體(tǐ)積密度會(huì)上(shàng)升，孔隙率會(huì)下降，比表面積上(shàng)升，彎曲度上(shàng)升，接觸電(diàn)阻下降，電(diàn)極電(diàn)解液界面膜SEI阻抗會(huì)降低(dī)，電(diàn)荷交換阻抗下降。
從XMT的測試結果可(kě)以看到，随着壓實密度從2.2g/cm3提升到3.6g/cm3，電(diàn)極的孔隙率會(huì)從50%左右下降到了30%左右。
與傳統的觀點不同，Cheolwoong Lim的研究發現壓實密度的上(shàng)升可(kě)以使得(de)材料的放電(diàn)比容量更高(gāo)，倍率性能更好，容量保持率也更高(gāo)，也能夠提高(gāo)锂離子電(diàn)池的放電(diàn)電(diàn)壓。
研究表明(míng)，即使壓實密度達到3.6g/cm3，在4C的放電(diàn)倍率下，锂離子擴散依速率然不是限制(zhì)因素，進一步的研究發現，當孔隙率低(dī)于75%時(shí)，锂離子擴散速率并不是锂離子電(diàn)池的倍率性能的限制(zhì)因素。
較低(dī)的壓實密度反而會(huì)造成放電(diàn)比容量低(dī)的問題，這主要是較高(gāo)的孔隙率造成部分顆粒形成絕緣狀态，無法參與充放電(diàn)，而高(gāo)壓實密度的電(diàn)極有(yǒu)更高(gāo)的斷裂強度，從而避免在循環過程中電(diàn)極顆粒脫落，形成絕緣狀态顆粒。
高(gāo)的壓實密度可(kě)以明(míng)顯使電(diàn)極的孔徑和(hé)孔隙的分布更加均勻，導電(diàn)劑和(hé)粘結劑分布更加均勻，降低(dī)電(diàn)極的接觸電(diàn)阻和(hé)電(diàn)荷交換阻抗，增大(dà)能夠參與反應的活性面積，從而顯著的提高(gāo)材料的電(diàn)化學性能。
對于電(diàn)極孔隙曲折度的分析和(hé)實驗結果發現，電(diàn)極活性界面面積的提高(gāo)對锂離子電(diàn)池倍率貢獻要明(míng)顯大(dà)于Li+在電(diàn)解液中的擴散。因此，提高(gāo)壓實密度并不會(huì)降低(dī)锂離子電(diàn)池的倍率性能，反而能夠在提高(gāo)電(diàn)池容量的同時(shí)，進一步提高(gāo)容量保持率和(hé)倍率性能。
