用數據和原理聊聊塗炭箔的性能和優勢
1，塗炭箔材的概念
如圖1塗炭箔就是在鋁或銅集流體上把binder和導電材料（CB，CNT或者石墨烯類）塗覆，厚度在1um，用來降低電池阻抗，增強塗層粘結強度（減小粘結劑導電劑的使用量），提高電池的循環壽命，同時提高集流體的抗氧化能力的一種複合箔材。
在LFP動力電池中比較常見，今天基於日本某公司的塗炭鋁箔，我們一起看下塗炭箔材的具體性能表現如何。
圖1 箔材的結構和表面形貌
2，對阻抗性能的影響
我們先認識下電池的內阻組成：
總的來說內阻來源於兩大部分，電子阻抗和離子阻抗。這其中電子阻抗又來源於兩部分，材料本身的阻抗（Material resistance）和材料間接觸的阻抗（Interface resistance）如圖2所示。
圖2 電池的內阻構成
那麼常規LFP電極的材料阻抗和接觸阻抗分別是多少呢？
通過極片電阻測試儀（HIOKI E.E. CORPORATION）可以得到如下數據：面密度150，壓實2.0的情況下界面接觸阻抗內阻最少是材料本身阻抗的十倍以上，高了至少一個數量級。使用塗炭鋁箔後使之至少降低了一個數量級，而且DCR有很明顯的減小。
圖3 LFP電極常規和塗炭鋁箔的阻抗對比
對於充放電倍率的改善如下數據所示，高倍率下塗炭鋁箔有非常明顯的優勢。
圖4 塗炭鋁箔充放電倍率對比
3，對成本方面的影響
從成本的角度去看塗炭鋁箔的優勢主要表現在兩個方面：首先是在提高塗布面密度上，可以節省各個材料等消耗，其次是在提高塗布速度上很有優勢，往往提高塗布速度後造成的不良影響主要是導電劑，粘結劑的上浮引起的剝離強度下降以及輥軋粘附的問題，下面是實驗證明。
圖5 不同速度下導電劑和粘接劑的分布示意圖
3.1，對固含量及面密度的提升
圖5 不同面密度，固含量和loading下的對比
從以上數據可以看出，使用塗炭鋁箔減少binder和CB的添加量，提高剝離力，固含量和面密度有很大幫助，對電池性能有很大提升。
2.2，對塗布速度的提升
圖6 不同塗布速度下極片電阻，電池DCR及倍率性能對比
由以上實驗數據可以看出，在快速塗布乾燥下，界面接觸阻抗明顯升高，這是由於快速乾燥過程溫度驟熱造成溶劑迅速揮發同時導致bider和導電劑上多下少，分布不均勻。但是使用塗炭鋁箔多情況下可以不用考慮這一影響而不影響電池性能。這樣在塗布速率提高多前提下生產效率得以提高和生產成本有望降低。
參考文獻：
1) M. Ohmori et al., Electrochemistry, 78, 308, (2011)
2) The AABC Europe (2011&2017)
3) M. Ohmori et al., Electrochemistry, 79, 165, (2012)
4) H. Tomozawa et al., Electrochemistry, 2C25, (2015)
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