伦敦大学/法拉第研究所AEM：锂离子电池电极干燥的机理与计量综述

锂离子电池制造链极其复杂，尤其是干燥过程的可控参数很多。这些过程会影响这些电极膜的多孔结构和性能，并影响最终的电池性能。然而，由于现有计量学的限制，可用的干燥信息有限并且对动力学知之甚少。迫切需要开发新的方法来了解干燥动力学，以改进电极涂层的质量控制。

图1. 常见的电极和电池制造工艺

在此，英国伦敦大学学院（UCL）Ye Shui Zhang, Dan J. L. Brett及法拉第研究所Emma Kendrick等人对与湿电极膜干燥过程相关的参数和变量进行了全面总结，并描述了其对成品电极/最终电池性能的后果/影响。

首先回顾了干燥过程并讨论了该过程的具体阶段和机制（聚集，薄膜固结，薄膜收缩，孔隙排空、分离和粘合，溶剂蒸发等），并对干燥机制和模型进行了讨论。

然后审查了不同参数和变量（干燥方法和速率、粘结剂类型、温度和配方等）对电极结构和由此产生的物理和电化学特性的影响，并考虑了可能的缺陷及表征方法。

接下来讨论了目前用于测量干燥参数/变量对电极的影响的计量学，以及未来的改进和应用先进计量学进行薄膜干燥分析、控制和建模的机会。

总之，电极干燥模型中需要考虑的关键机制是活性粒子的固结、溶剂的对流/蒸发、非活性材料（粘结剂和导电添加剂）的平流和扩散以及应力/开裂。

图2. 最新的三阶段干燥机理的总结

最后，作者提出了电极干燥计量的未来展望。模拟和建模是评估干燥场景和深入了解干燥过程的更快方法，胶体稳定性、传热系数和传质系数等参数可为电极制造的早期阶段提供有用的数据。当前的原位表征示例包括微观结构演变、干燥速率、粘结剂和颗粒分布或干燥应力发展，但是由于不同技术的限制，获得的干燥动态信息非常有限。

非原位计量不提供实时数据，因此有大量机会可以扩展当前的原位监测，引入和开发更先进的计量技术来研究干燥过程的需求正在出现。通过直接观察干燥过程，深入了解干燥参数/变量对电极形成的影响，不仅有助于理解干燥机理，而且有助于LIBs的下一代电极设计。

图3. 用于研究电极干燥过程的现有和潜在技术

A Review of Lithium-Ion Battery Electrode Drying: Mechanisms and Metrology, Advanced Energy Materials 2021. DOI: 10.1002/aenm.202102233

原创文章，作者：科研小搬砖，如若转载，请注明来源华算科技，注明出处：https://www.v-suan.com/index.php/2023/10/11/fbd8b01f0f/