在電池的研發中，極片柔韌性是影響電池性能的關鍵指標之一。它如同電池的"骨骼韌性"，既需要足夠的強度支撐充放電過程中的體積變化，又需具備良好的延展性以承受反復的機械應力。目前有許多極片柔韌性的測試方案，不同的廠家可能會根據自己的產品特點和測試需求采用不同的方法，例如極片手動翻折過輥看透光、繞針看掉粉和三點彎曲法等，但這些人工的方法測試誤差大、一致性差，能得到的信息比較有限。

元能科技的極片柔韌性設備（BEF1000）與常規的檢測方法不同，該設備是將極片按特定角度彎曲后固定在測試裝置上，然后通過施加位移來使極片發生形變，測量極片在不同形變程度下的壓力-位移曲線，通過力-位移關系可以精確分析不同樣品間的柔韌性。正極和負極材料的的柔韌性差異較大，通常會采用不同的測試方法和分析方法。正極：單圈加壓評估極片的可彎曲性；負極：循環測試評估極片的可復原性。

圖1.元能科技BEF1000設備和測試示意圖

正極柔韌性測試：單圈循環下的"臨界點"挑戰

正極極片一般來說會比較“脆”，在測試過程中會出現涂層開裂的現象。因此通常我們采用單圈勻速模式進行測試，通過力-位移曲線的結果分析正極極片的柔韌性好壞（可彎曲性）。圖2為兩款不同壓實密度的LFP正極極片測試數據，從測試結果來看，二者的曲線均有突變點，說明極片在測試過程中有應力的釋放，而這應力的釋放主要來源于極片表面涂層的開裂。通常來說，極片發生斷裂的位移越短，說明極片的可彎曲性越差，即柔韌性越差。

圖2. 不同壓實密度正極的壓力-位移曲線

如果二者的斷裂位移差異不大時，如何進一步去考慮二者的差異？可以通過斷裂力/曲線斜率去考量。如圖3，在相同行進位移下，力越大說明極片抵抗彎曲變形的能力越強，即極片更“硬”。那么越硬的極片柔韌性就越差么？硬度是材料抵抗局部變形的能力，柔韌性反映材料在斷裂前的可變形能力，二者受不同因素主導，可能同步變化，也可能此消彼長。通常來說，極片的硬度和柔韌性呈現負相關趨勢，硬度高往往伴隨柔韌性低（脆性增加），一個比較硬的極片（例如，活性物質含量高、壓實密度大、粘結劑含量少或粘結劑本身硬度高）通常更容易在彎曲、卷繞或受到沖擊時發生斷裂或掉粉，即柔韌性差。然而，這種關聯的強度和方向受到粘結劑、活性物質、導電劑、壓實密度、孔隙率、微觀結構等多種因素的共同影響和制約，并不是簡單的“強”正相關或負相關。

圖3. 樣品A和樣品B的壓力-位移曲線

負極柔韌性測試：循環中的"疲勞度"狙擊戰

相對正極而言，負極極片會比較軟，在壓縮測試過程中不會有明顯的涂層開裂現象，因此可以考慮從另一個維度進行分析：極片的可復原性（材料在外力作用下發生形變，撤去外力后能恢復原狀的能力）。元能科技的BEF1000設備可以進行往返測試，通過返回原點時的“殘余應力”去評估極片的可復原性。殘余應力的來源如下：測試開始之前會進行壓力歸零，極片在往返實驗中會有一定的能量損失，或者說不可逆形變，因此在返回初始位置時，極片產生的力會偏離初始值（零），我們將此時的力稱為“殘余應力”。若“殘余應力”絕對值越大，說明極片在往返測試中損失的“能量”越大，即極片的可復原性越差。

圖4. 殘余應力解析圖

圖5為兩款含有不同粘結劑的負極極片，通過往返測試可以得到樣品的殘余應力，其測試結果表明樣品①經過1圈的往返測試后其殘余應力越接近初始值（零），說明其在測試過程中的不可逆損傷更小，可復原性更好，即樣品①擁有更好的柔韌性。此外，元能科技的BEF1000設備也可以進行多圈往返實驗，觀察極片疲勞測試結果.

圖5. 兩款負極極片往返測試圖

小 結

根據極片測試的力-位移曲線和實際狀態，可以選擇最佳的測試模式和分析方法。極片的柔韌性雖隱藏在電池內部，卻是決定產品競爭力的"隱形戰場"。通過科學的測試方法與數據洞察，我們正在為每一片電極賦予更強的生命力——讓電池不僅"跑得更遠"，更能"活得長久"。