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稀有金属 2016,40(10),1066-1075 DOI:10.13373/j.cnki.cjrm.XY15022501
影响锂离子电池电极性能的一些因素
刘润 庄卫东 班丽卿 沈雪玲 尹艳萍 康志君
北京有色金属研究总院动力电池研究中心
摘 要：
在我国大气污染日益严重的情况下,新能源汽车普及的趋势正在增强。作为新能源汽车核心组件的锂离子电池模块,其各方面性能的改善一直是研究的关键问题。锂离子电池电极主要由正负极活性材料、粘结剂和导电剂三个部分组成。各个组分之间的协同作用对于发挥电极的最佳物理化学性能起着非常重要的作用。具有优良性能的电极才能保证锂离子电池在服役过程中充分发挥活性材料的潜能,满足实际应用的需求。作为电极中的脱嵌锂材料,活性材料本身的物理化学性质对于锂离子电池的性能具有重要意义。此外,电极中非活性材料的选择、电极各组分的比例、电极制备的工艺等也会对于锂离子电池的电化学性能、安全性能和制造成本产生影响。本文从锂离子电池电极的制备工艺入手,总结了导电剂的选择、电极组分配比、材料的预处理和电极结构设计这四个方面的一些研究进展,对电极制备过程中的关键控制点进行了详细的论述,同时针对以上问题提出了几点建议。
关键词：
锂离子电池 ;导电剂 ;多孔电极 ;电极设计与优化 ;
中图分类号： TM912
作者简介： 刘润(1990-),男,湖北潜江人,硕士,研究方向:锂离子电池正极材料制备及应用;E-mail:liurun90@163.com;; 庄卫东,教授,电话:13911718416;E-mail;wdzhuang@126.com;
收稿日期： 2015-03-05
基金： 国家科技部“863计划”课题项目(2012AA110102); 北京市科技计划课题项目(Z121100006712002); 国家自然科学基金项目(51302017)资助;
Some Factors Affecting Electrode Performance for Lithium-Ion Batteries
Liu Run Zhuang Weidong Ban Liqing Shen Xueling Yin Yanping Kang Zhijun
Research and Development Center for Vehicle Battery and Energy Storage,General Research Institute for Nonferrous Metals
Abstract：
As air pollution is getting worse in China,the spreading trend of new energy vehicles is growing. Since lithium-ion battery is the core component of new energy vehicles,improvement of its performance has always been a critical subject. Lithium-ion battery electrode is a composite of active material,polymeric binder,and conductive additive. Cooperation among the different components plays a subtle and important role in determining the physical and electrochemical properties of the electrode. An optimized electrode could take full advantage of the active material to satisfy application requirements. As a Li-intercalation material in the electrode,the physicochemical property of active material plays a very important role in the performance of lithium-ion battery. Furthermore,non-active material and preparation process of electrode also have significant effect on the electrochemical performance,safety performance and production cost of lithium-ion battery. In this article,the research progress in choosing conductive additives,compounding ratio,pretreatment of materials and electrode design was summarized. Some critical control points during the preparation of electrode were also discussed in detail and several suggestions about electrode preparation were proposed.
Keyword：
lithium-ion battery; conductive additives; porosity electrode; electrode design and optimization;
Received： 2015-03-05
纯电动汽车和混合动力汽车的快速发展需要更高能量密度和功率水平的动力电池。为了满足日益紧迫的应用需求,在高能量密度的新型电极材料方面专家们做了大量的研发工作。由于锂离子电池中正极材料限制着电池的整体容量,使得新型高容量正极材料一直都是研究的热点。此外,电极、电池设计的工艺、工程问题也对电池产品的实际性能起着至关重要的作用,比如电极中各个组分的比例优化、非活性材料的选择,以及电极本身的一些性质如面密度、多孔结构和特殊结构等
[1 ,2 ,3 ,4 ]
。
一般来说,锂离子电池正极由3个部分组成:活性嵌锂化合物一次颗粒团聚形成的二次颗粒、非活性材料(导电剂,粘结剂)和承载前两者的集流体(正极铝箔,负极铜箔)
[5 ]
。目前普遍使用的嵌锂化合物有Li Nix Mny Co1-x-y O2 ,Li Mn2 O4 ,Li FePO4 等体系
[6 ]
,它们是锂离子电池储存、释放能量的基础。粘结剂能够使活性材料和导电剂结合并附着于集流体上,提高电极的电子电导率
[7 ]
。各个组分之间的协同作用保证电极具有良好的电化学性能。然而,电极材料之间也存在着相互制约的关系。比如绝缘的粘结剂含量过高会降低导电剂之间的接触,从而降低电极的电子电导率;导电剂含量过高会显著降低电极的压实密度和体积比能量。此外,电极制作过程的其他参数如涂布的面密度和辊压后的孔隙率等也影响着电极的性能
[8 ,9 ,10 ,11 ,12 ,13 ,14 ,15 ]
。
1 导电剂的选择
粘结剂目前包含有机溶剂粘结剂和水性粘结剂两种体系,常用的聚偏二氟乙烯(PVDF,polyvinylidene fluoride)就属于有机溶剂粘结剂,PVDF粘结剂通常搭配N-甲基吡咯烷酮(NMP,N-methyl-2-pyrrolidone)溶剂使用。相比于有机溶剂体系粘结剂,水性粘结剂由于采用水作为溶剂,比如羰甲基纤维素(CMC,carboxymethyl cellulose),有效降低了成本并且对环境更加友好,免去了回收处理的问题,但是采用水性粘结剂会使后期的除水工艺较有机粘结剂更为复杂。这也引起最近人们对水性粘结剂制备电极的广泛研究
[12 ,13 ,14 ,15 ]
。
无论是在正极还是负极中,添加导电剂的目的是为了形成有效的导电网络,当导电剂的添加量达到一定程度时,导电剂颗粒可填充活性材料之间的间隙,在粘结剂的作用下形成稳定和导电性良好的复合电极。
常见的锂离子电池用导电剂包括颗粒状导电剂和纤维状导电剂两大类。颗粒状导电剂有乙炔炭黑(Acetylene black),炭黑类(Super P,科琴黑),石墨类(KS-6,KS-15);纤维状导电剂有金属纤维,气相生长碳纤维(VGCF),碳纳米管(CNTs)。常见的导电剂及特点如表1所示,导电剂的种类、形貌、尺寸等都会影响电极的性能
[16 ,17 ]
。
表1 常见导电剂及其特点Table 1 Common conductive agent and its characteristics 下载原图
表1 常见导电剂及其特点Table 1 Common conductive agent and its characteristics
导电剂具有良好导电性是提高电极性能的必要条件。Marinho等
[18 ]
对石墨烯、多壁碳纳米管、炭黑、石墨多种导电剂的导电性能进行了系统研究。作者通过一定的压片工艺,将不同导电材料压制成具有不同压实密度的导电片。然后利用四探针电阻仪来测试各个样品的内阻。研究结果表明,对于碳纳米管、石墨烯和石墨颗粒,不同压力形成的样品导电性差异主要由材料的扭曲、形变以及排布造成。而对于小尺寸炭黑,其导电性的变化主要来自于颗粒之间接触面积的变化。在压制过程中,碳纳米管、石墨烯、石墨颗粒都会产生取向的变化。除了电导率和形貌,导电剂的比表面积也会影响电极的性能。Xin等
[19 ]
分析了不同比表面积导电剂对Li Fe PO4 电极的影响。研究发现具有更大比表面积的小尺寸导电剂能够与活性材料产生更多的接触点从而形成良好的导电网络,但是导电剂尺寸过小会降低电极的孔隙率,不利于电解液充分浸润电极。
Hong等
[20 ]
研究了颗粒尺寸和形状不同的3种导电剂(Super P,乙炔黑,KS6石墨)对Li Co O2 电极性能的影响。研究结果表明,相比于使用颗粒较小炭黑的电极,采用KS6石墨导电剂的Li Co O2 电极表现出了更好的循环性能,这是由于尺寸接近的石墨和Li Co O2 颗粒能够分散得更加均匀。而在只含有纳米级尺寸炭黑导电剂的电极中,碳颗粒有团聚倾向而与Li Co O2 颗粒分离。此外,在采用KS6制备电极时,添加一定量小尺寸炭黑能够进一步地提高电池的容量和循环性能。这是由于小尺寸的炭黑能够填充在大尺寸的石墨和Li Co O2 颗粒之间。这就使电极的导电性和Li Co O2 /导电剂接触面积都提高了,从而降低电极的极化,充分发挥活性材料的性能。
相比于颗粒状导电剂,碳纳米管具有一维管状结构、极高的比表面积和优异的导电导热性能,它能够减少电极对粘结剂的依赖,更容易形成有效的、高强度的导电网络,这对于提高电极的高倍率性能和循环寿命都具有重要意义。作为一种极具潜力的能够应用于锂离子电池的导电材料,碳纳米管引起了大家的浓厚兴趣
[21 ,22 ,23 ,24 ,25 ,26 ,27 ,28 ,29 ,30 ]
。
Li等
[21 ]
对比研究了多壁碳纳米管和炭黑对Li Ni0.7 Co0.3 O2 电极性能的影响。将Li Ni0.7 Co0.3 O2 材料、NMP和导电剂按质量比例94∶3∶3制作电极,采用锂片作为对电极组装CR2032电池进行电化学性能测试。两种电极的形貌如图1所示。研究结果表明,当采用多壁碳纳米管取代炭黑作为导电剂时,电极的首次放电比容量从186 m Ah·g-1 提高到223 m Ah·g-1 (3.0~4.3 V,0.1C),50周循环容量保持率从74.3%提高到93.9%。在1C放电倍率下,电极的性能同样也得到大幅改善。从图1可以看出多壁碳纳米管在电极中形成了交联的导电网络,能有效提高电极的电化学性能。
Ban等
[28 ]
研究了单壁碳纳米管对Li Ni0.4 Mn0.4 Co0.2 O2 电极性能的影响。作者通过预处理将单壁碳纳米管(5%,质量分数,下同)与活性材料(95%,质量分数)在去离子水中混合均匀,真空过滤后转移到铝箔上,在300℃空气氛围下焙烧得到电极片,然后制作扣式电池进行电化学性能测试。结果显示碳纳米管很均匀而分布在活性材料颗粒周围,明显提高了材料在10C充放电倍率的比容量和表面稳定性。在单壁碳纳米管添加量为5%时,材料在5C和10C充放电倍率下循环500周后比容量保持分别为130和120 m Ah·g-1 。Varzi等
[27 ]
研究了多壁碳纳米管对Li Ni0.33 Co0.33 Mn0.33 O2 电极性能的影响,发现添加微量(<1%)多壁碳纳米管也能显著提高锂离子电池的能量密度和功率密度。
图1 分别采用炭黑和MWCNTs的Li Ni0.7Co0.3O2复合电极的SEM图像Fig.1 SEM images of Li Ni0.7Co0.3O2composite cathode mixed with different conductive additives
(a)Carbon black;(b)MWCNTs
中国科学院成都有机化学研究所的王国平博士
[31 ]
系统地研究了碳纳米管的制备工艺以及碳纳米管碳源、种类、管径和长度等对锂离子电池正极性能的影响。研究发现对于10~50 nm管径范围内的碳纳米管,管径越小的材料在数量上越具有优势,在较少添加比重的情况下能更加充分地填充在活性材料颗粒之间,使得活性材料的利用率和电极高倍率放电性能都有所提高。单壁碳纳米管虽然导电性更优,比表面积更大,但是由于强烈的自组织特性而极易发生团聚。这会使大量活性材料孤立,从而导致活性材料利用率下降,其实际应用效果不如多壁碳纳米管好。
2 电极组分配比
在确定合适的电极材料之后,要进一步设计电极组分的配比。
Liu等
[2 ]
系统的研究了导电剂乙炔黑(AB)和粘结剂PVDF含量比例对其长程电子电导率的影响,将不同比例的AB/PVDF制作成一定形状的复合材料利用四探针电阻仪测量其直流内阻。测试发现电极电导率随着AB/PVDF比例的增加而呈现先增加后减小的趋势,在1∶1~1.00∶1.25范围内达到较高的电导率。而后将Li Ni0.8 Co0.15 Al0.05 O2 、AB和PVDF按照88∶4∶8,91∶4∶5和92∶4∶4 3种比例作成复合电极测试电化学性能。交流阻抗测试结果表明随着粘结剂含量的增加,电极的界面阻抗随之降低。AB/PVDF比例偏高时(>1∶1),导电剂之间的结合力降低使得导电网络出现断点,电导率下降。适当提高粘结剂的含量能够提高电极的电子电导率。Liu等
[32 ]
建立了物理模型来计算不同组分的Li Ni0.8 Co0.15 Al0.05 O2 /AB/PVDF复合电极的电子电导率,与实验结果取得良好的一致性。在理论模型中引入了活性材料和导电剂对粘结剂PVDF的竞争机制,有效的解释的不同组分复合电极性能产生差异的原因。比如粘结剂含量过高会在活性材料周围形成绝缘区域,降低锂离子迁移速率。导电剂含量过高使粘结剂聚集在导电剂颗粒周围而用于连接活性材料颗粒的粘结剂变少;活性材料比例过高会使导电剂周围粘结剂减少,从而使导电剂颗粒趋于团聚。
为了提高锂离子电池的比能量,电极中非活性组分的含量要尽量减少。Chen和Dahn
[33 ]
在保持最小化碳含量的情况下制备了具有良好倍率性能和高能量密度的Li Fe PO4 /C复合电极。通过3种工艺制备碳含量分别为2.7%,3.5%和6.2%的电极。研究发现在含量较低的情况下,碳的含量增加1%就能引起倍率性能显著提高,但是却会造成电极压实密度的大幅下降。Zaghib等
[34 ]
制备了导电剂含量从0%~12%(炭黑导电剂,炭黑与石墨混合导电剂)的Li Fe PO4 复合电极并在不同倍率下进行循环。得到的各个电极中,综合考虑比容量、体积比能量和倍率性能等因素,含3%炭黑和3%石墨的Li Fe PO4 电极更加满足混合动力汽车(HEV)应用需求。
Zheng等
[1 ]
研究了PVDF/AB比例和非活性材料在电极组分所占总比例对Li Ni0.8 Co0.15 Al0.05 O2 电极电导率、孔隙率、比容量、首次库伦效率和倍率性能的影响。结果显示电子电导率对电极倍率性能影响不大。当PVDF/AB比例为5∶4时,电极的倍率性能随着非活性材料含量的升高而增强。但是当PVDF/AB比例为5∶1和5∶2时,电极的倍率性能又随着非活性材料含量升高而变差。这是由于电极中PVDF的离子阻隔效应和AB的电子传导效应之间相互竞争所造成的。此外,PVDF/AB比例为5∶3,电极的性能最佳而且更稳定。但是PVDF/AB总含量不应过低,否则会产生电极机械强度不够的问题,从而降低电池的循环寿命。
3 材料的预处理
对电极材料进行预处理的主要目的是为了让活性材料、导电剂和粘结形成分布均匀、加工性能良好的电极浆料
[35 ]
。材料的预处理主要包括活性材料与导电剂的预混、电极浆料的制备工艺以及浆料理化性质(黏度,固含量,分散均匀度等)的控制。
Kim等
[36 ]
对同样组分的电极材料设计了4种不同的匀浆工艺,如图2所示。分析了匀浆过程中浆料的黏度和流变性能。电化学性能测试表明采用第4种方法(预先干混活性材料和导电剂然后添加粘结剂和溶剂)所制备的浆料性能最佳。Lee等
[37 ]
在Kim等工作的基础上,进一步研究了溶剂添加步骤对浆料性能的影响。分别按一次添加和多次添加溶剂的方法制备Li Co O2 电极浆料,发现采用多次添加溶剂制备的电极具有分散更加均匀的电极形貌、更好的倍率性能和循环稳定性。
图2 4种常见的匀浆工艺Fig.2 Four methods of preparing slurry mixtures
此外,在浆料中添加一定量表面活性剂和分散剂也能够改善浆料性能、提高生产效率,特别是对于容易发生团聚的纳米级尺寸电极材料。Pejovnik等
[38 ]
在制备Li Mn2 O4 电极过程中采用凝胶作为表面涂层使纳米尺寸的炭黑颗粒附着在微米尺寸的活性材料颗粒周围,从而使电极的电子电导率提高了两个数量级。Patey等
[39 ]
在Ti O2 复合电极中添加了0.7%(质量分数,下同)的非离子表面活性剂(聚乙二醇辛基苯基醚,Triton X-100)并采用机械搅拌5 min,通过SEM观察到添加表面活性剂的电极内纳米尺寸的Ti O2 和炭黑颗粒的团聚现象明显减小。相比同样条件下未添加表面活性剂的电极,添加表面活性剂的电极倍率性能更好,电荷转移阻抗更低。对于纳米级别的电极材料,利用一定的分散技术来获得更加均匀、性能良好的复合电极具有重要意义。Porcher等
[40 ]
也利用Triton X-100有效提高了炭黑导电剂的分散度。
Li等
[41 ]
在采用水性粘结剂制备Li Fe PO4 电极过程中添加阳离子表面活性剂聚乙烯亚胺(PEI)并深入研究了匀浆过程中悬浮浆料的等电位点等理化性质,发现添加1.5%PEI的Li Fe PO4 正极浆料具有最佳的分散度,适量的添加PEI能够显著提高活性材料的性能。除了PEI,还对聚丙烯酸铵(PAA-NH4 )
[42 ,43 ,44 ]
和聚4苯磺酸(PSSA)
[45 ]
两种阳离子表面活性剂对Li Co O2 和Li Fe PO4 电极性能的改善作用进行了研究。
对于碳纳米管等活性极高的材料,极易发生团聚现象,如果直接按常规添加方法来制备复合电极,并不能充分发挥其性能,使用前一般要经过分散处理。Ban等
[28 ]
将Li Ni0.4 Mn0.4 Co0.2 O2 (95%,质量分数)和单壁碳纳米管(5%,质量分数)加入十二烷基硫酸钠去离子水溶液中(1%)中进行混合后经过真空抽滤方法制备电极薄膜。测试结果表明单壁碳纳米管与活性材料颗粒之间产生强烈的交联相互作用。这使得复合电极具有优良的电子、离子传导能力,经过500周循环(5C)后容量保持率极高。
4 电极结构设计
电极片主要包含复合电极和薄膜电极两种类型。复合电极通常采用涂布、印刷等工艺将电极浆料均匀涂敷至集流体基体上来制作电极片,而薄膜电极的制备一般要使用真空技术
[46 ]
。在实验室最常用的方法是延流法,也称为刮刀法。此外还有一些制备方法,比如化学气相沉积
[47 ,48 ]
、静电喷雾沉积法
[49 ]
、旋转涂布法
[50 ,51 ]
和筛网法
[52 ]
等。然后一般经过电极片的烘干和辊压工序就基本上完成了电极片的制作。Li等
[53 ]
对常见的电极制备方法进行了全面的概述和总结。
在电极设计过程中,活性材料的面密度
[54 ,55 ,56 ,57 ]
和电极的孔隙结构会影响电池的能量和功率水平
[58 ]
。对于一定的活性电极材料,可以通过增加电极厚度、降低电极孔隙率或者提高复合电极中活性材料含量等方法来提高电池的能量密度。关于电极孔隙率的优化已经有很多理论和实验研究
[59 ,60 ,61 ,62 ,63 ,64 ,65 ]
,根据各个研究对象和条件的差异,电极的最优孔隙率范围一般在40%以下。
对于复合电极,其孔隙率可利用如下公式进行计算:
式中P代表孔隙率;H是电极真实厚度(不包含集流体);W是电极的面密度;C1 ,C2 和C3 分别是活性材料、粘结剂和导电剂的质量分数;D1 ,D2 和D3 分别是活性材料、粘结剂和导电剂的真实密度。
阿贡实验室的Lu等
[54 ]
对不同面密度的Li Ni0.8 Co0.15 Al0.05 O2 电极进行电化学性能的研究。制备了孔隙率为32%,厚度范围为7~110μm的复合正极。然后制作扣式电池进行电化学性能测试。混合脉冲功率特性(HPPC)测试结果表明,在半电池和全电池中复合电极的面积比阻抗(ASI)都随着面密度的增加逐渐减小,而且当面密度高于7.5 mg·cm-2 时ASI减小的趋势变小。这与Dees等
[66 ]
建立电化学模型计算得到的HPPC结果相一致。这也并不意味着电极越厚其功率性能就一定越好,因为对于同样的倍率,面密度大的电极要承载更大的电流密度,这就抵消了ASI小带来的优势。并且认为100μm厚的电极能够很好地满足电池对能量密度和功率密度的需求。丁冬等
[67 ]
设计了11.0,14.0和17.0 mg·cm-2 这3种面密度的Li Fe PO4 正极,在保持同样容量(7 Ah)的情况下装配成电池,测试了电池的内阻、倍率性能和循环性能。结果表明对于这3种不同面密度的电极,电池的内阻随着面密度增加而减小,面密度大的电池倍率性能反而更好。这是由于在恒定的容量下,面密度高的电池具有更短的电极片长度,欧姆阻抗更小。因此在一定范围内,增大电极的面密度会降低电池内阻。
Tran等
[56 ]
全面分析了组分配比、面密度和辊压压力对Li Ni0.8 Co0.15 Al0.05 O2 复合电极性能的影响。相比于面密度低的电极,面密度高的电极在高倍率下的放电性能明显要差。这是由于电极太厚导致电子和离子传输距离过长造成的。此外,适当增加电极的辊压压力能够使材料更加致密,导电性能提高,循环性能也得到改善。这说明电极的面密度与其倍率性能之间并非简单的正相关或者负相关关系,在电池设计过程中,根据电池使用需求对电极制备工艺参数进行实验研究是非常必要的。
杨洪等
[68 ]
研究了不同压实密度(不同孔隙率)对Li Co O2 /石墨电池的吸液值、内阻和高倍放电及循环性能等的影响。结果表明压实密度增大会降低电池的吸液值和内阻;压实密度过大或者过小都会导致电池高倍率放电性能和循环性能变差,提出正极压实密度3.5 g·cm-3 ,负极压实密度1.5g·cm-3 是最优参数。Zheng等
[59 ]
制作了具有不同导电剂和粘结剂含量(粘结剂与导电剂比重保持为5∶4)的Li[Ni1/3 Co1/3 Mn1/3 ]O2 复合电极,面密度都约为30 mg·cm-2 。各个组分下的电极被分别压制至40%,30%,20%,10%和0%孔隙率进行电化学性能测试。发现电极的电子电导率受导电剂和粘结剂的总含量影响较大;导电剂和粘结含量分别为2.0%和1.6%时,电极的电荷转移阻抗最小;而且电池的倍率性能与电极的孔隙率有关,并且不同组分条件的最优孔隙率也存在差别。
此外,一些具有特殊结构的电极也引起了人们的关注
[3 ,5 ,69 ,70 ]
。麻省理工学院的Bae等
[3 ]
采用特殊制备方法得到了具有二维孔道结构的Li Co O2 复合电极,显著降低了多孔电极中的孔隙的曲折率,大大缩短了离子扩散路径。其在2C倍率下的面积比容量达到传统块体电极的3倍。在同样的容量下,采用这种电极结构设计能减少非活性材料的用量,降低电池成本。
Vu等
[70 ]
利用多组分、双模板的方法合成了具有三维有序微孔、细孔结构的Li Fe PO4 /C复合电极。在未添加导电剂的情况下,电极在不同倍率下表现出可观的比容量(150 m Ah·g-1 ,0.2C;123m Ah·g-1 ,1.0C;78 m Ah·g-1 ,8.0C;64 m Ah·g-1 ,16.0C),能够承受高达2720 m A·g-1 的电流密度。
5 结语
以上分别从导电剂的选择、电极组分配比、材料预处理、电极结构设计4个方面对影响电极性能的一些因素进行了概述。综合以上内容笔者在此作一个总结:电极制备流程中各个环节之间是相互关联和相互影响的。比如不同类型的电极材料需要根据材料本身的理化性质来选择相应的材料预处理工艺;电极组分之间配比关系要针对不同材料进行设计和实验来决定最优的方案;电极浆料的加工性能不仅与匀浆工艺有关,材料和组分配比也对其有重要影响。电极的制备要综合考虑以上各个环节的影响、相互关系以及电极的应用需求。
导电剂以后应该是向复合化和微量化方向发展。复合导电剂能够综合不同导电剂的优势,发挥协同效应。添加不同的导电剂可以调节电极的比表面积和孔隙结构。碳基纳米管导电剂的特殊性质可以更加高效地利用活性材料,能够有效减少电极中非活性物质的含量,提高电池的比容量和电化学性能,是一类极具前景的导电剂。
随着活性材料和导电剂的纳米化,电极材料的预处理工艺显得更加重要。通过特殊的混合、分散工艺或者添加剂能够有效地实现电极材料的均匀分布并且增强它们之间相互作用。
复合电极的制备和设计从单一的块体材料向多维化发展。对于成熟的电极材料,采用物理、化学等方法制造出具有特定结构的电极能够大幅提高锂离子电池的功率水平和整体性能。
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