图像分析计算锂电池极片的孔隙迂曲度

锂离子电池极片涂层可看成一种复合材料，主要由三部分组成：(1)活性物质颗粒；(2)导电剂和黏结剂相互混合的组成相(碳胶相)；(3)孔隙，填满电解液。

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1.6万字总结锂电池极片微结构优化

孔隙率和迂曲度对电极中的锂离子电导率和电解液扩散有重要影响，多孔电极中液相的传导和扩散能力除与电解液本征特性(电导率κ、扩散系数D和锂离子迁移数t⁺⁰)有关外，还受电极中的多孔结构影响，常用孔隙率ε与迂曲度τ计算。

（1）

（2）

迂曲度τ与多孔网络的结构相关，包括活性颗粒的性质、粒径分布等。常用Bmggeman关系式表示，α为Bruggeman指数，孔隙率ε与迂曲度τ关系的一般形式如下：

   （3）

一般地，常常设定γ=1来校正α值，均匀多孔电极α=1.5。而实际上，电极往往不是均匀的，存在各向异性，迂曲度也比理论值更高。

孔隙迂曲度越大，锂离子传输路径越长，电池倍率性能越差。特别对于厚电极，低迂曲度是电极结构设计的关键原则。因此，本文主要介绍一款开源软件代码及其操作步骤，通过分析电极表面和截面两张照片中活性物质颗粒的取向分布来估算电极在三个方向上的迂曲度。理论基础和原理可参见文献，这里主要图示操作过程。