INDUSTRY APPLICATIONS
应用文章
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单颗粒力学性能测试系统
对电池材料颗粒测试压溃强度，可用于评估材料的耐压性，指导辊压工艺，且力学强度高的材料，后续的循环稳定性也会较好。 测试对象：锂电池正负极材料 测试颗粒尺寸：单颗粒粒径大小：5~50μm
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单颗粒电化学性能测试系统
高质量工况下动态光学成像，以接近光学衍射极限的分辨率纵览真实电池体系内部动态反应过程；超长时间连续稳定拍摄，确保在数以天计的充放电测试过程中测试数据前后定量可比；多种电化学性能测试兼容，反应活性、动力学常数、相变电位、倍率性能、空间异质性分布……多维指标，一机全测。
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声学共振混合仪
采用低频声共振混合技术，通过精密控制产生特定频率（通常在55-65Hz区间）的高强度声波振动。这种振动使混合容器内的锂电材料（无论是电极浆料、固态电解质粉末还是高粘度复合体系）作为一个整体发生剧烈的非线性“沸腾”运动，实现宏观对流与微观声流的完美耦合。60Hz配合可高达100g的加速度强度（相当于火箭推进力的5倍），既能激发物料内部的微观涡流（微声流），又避免高频导致的空化损伤。
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粉末电阻率&压实密度仪
结合高精度压力控制、厚度和电阻测试系统，四探针和两探针法自由选择，精准测试粉末的电阻率和压实密度，可用于材料研发以及粉末物料批次稳定性监控。 应用：锂（钠）电正负极粉末（LCO/NCM/LFP/Graphite等）、导电剂、固态电解质粉末、其他微米级粉末材料等。
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粉末压实密度仪
粉末压实密度的测定一方面可作为有效指标监控粉末材料批次间差异，另一方面可作为研发材料评估及工艺优化的有效手段。应用：锂（钠）电正负极粉末（LCO/NCM/LFP/Graphite等）、导电剂、固态电解质粉末、其他微米级粉末材料等。
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浆料电阻仪
采用上中下三对电极测试浆料不同垂直高度的电阻率，评估不同配方浆料的导电性和随静置时间的沉降性能，助力研发进行浆料配方开发和搅拌工艺稳定性监控。 应用：锂（钠）电正负极浆料和导电剂浆料的材料评估、配方评估、沉降性能评估。
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多维度固态电解质测试系统
可用于材料粉末层级的综合测试。系统含有氛围保护系统、加压系统、压力测量系统、厚度测量系统、压力锁紧系统、电化学测试系统与一体化软件，可以实现在氛围保护下原位测试固态电解质或电池在不同受压过程中的压实密度与电化学性能变化。
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固态电池高通量力电耦合测试系统
包含温控系统、电化学性能测试与压力测试系统，可实现RT~80℃条件下的模具电池与软包电池的加压测试，载物托架层采用抽拉式设计，操作方便，可帮助客户实现不同温度下、压力与电化学测试的一体化便捷测试。
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极片电阻仪
结合高精度压力控制、厚度和电阻测试系统，采用双平面可控压圆盘电极电阻法测试极片的整体穿透内阻，包含涂层电阻、涂层与集流体接触电阻以及集流体电阻的总和，可用于极片配方开发和工艺稳定性监控。 应用：材料评估、工艺评估、电芯失效分析
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极片柔韧性测试系统
循环测试：可实现单次加压或多次往返测试； 双向测试：测试机构可90℃翻转,支持水平施压以及垂直施压两种测试场景； 离位工装：搭配裁片机和工装,保持极片制样一致性,防止因人员操作导致数据异常； 点检功能：配置第三方计量的标准厚度块&砝码,可定期对设备进行点检。
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极片迂曲度测试仪&隔膜离子电导率测试仪
创造性解决方案： 1. 通过测试极片对称电池的 EIS 来计算极片的迂曲度； 2. 装配简单，自动化测试与分析，简化操作步骤，提高测试效率； 3. 四通道同步测试。
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极片重量法浸润检测设备
制程工艺评估：评估涂布速度、冷压速度等工艺参数变化后对极片浸润能力的影响； 材料浸润性能评估：评估粉料、binder等材料更换后对极片浸润性能的影响； 电解液浸润性能：评估电解液配方改变后对极片浸润性能的影响。
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裸电芯浸润重量测试仪
面向锂电池卷芯电解液浸润性能评价而开发，本设备显著提升了测试过程的一致性与重复性。 1、自动举升平台与实时称重联动减少了人为操作差异对测试结果的影响； 2、恒定液位设计有效抑制了浮力变化带来的系统误差，使所获得的质量/时间曲线更真实地反映卷芯自身的浸润行为。
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原位产气体积监控仪
多层级产气测试：材料产气 → 单层叠片电池产气 → 小软包电池产气 → 铝壳电池产气（方形或圆柱）；多个温度点调节：常温测试 → 高低温测试（RT~85℃水浴控温）；多角度产气分析：产气体积 → 产气气压 → 产气成分分析
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EOL电芯瞬时气压测试系统
可用于测试拆解 EOL 电芯瞬时气压测试以及异常电池气压测试，反馈电池的瞬时最大气压值。采样频率 :50ms；传感器精度可达 0.3%F.S；含测试、显示、保存数据功能一体；无需插电使用，可对该仪器进行充电。
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电化学性能分析仪
支持电化学阻抗谱EIS，多扫速循环伏安法（CV），线性扫描伏安法（LSV），GITT/PITT/CA/CP测试。支持寿命预测基准数据，精准库伦效率，电池自放电，材料微小副反应测试。电压&电流精度高达0.01%；高达纳安级别的电流控制。
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解构双层涂布石墨负极：多维度物性分析
2026-04-23
图1. 宁德时代一代神行超充电池负极分层设计
本研究通过对成品双层涂布负极极片进行精准分层刮粉，分别获取极片深度方向上、中、下层粉末样品开展多维度物性测试，旨在验证：经过涂布、干燥、辊压等工序后，极片上下层材料是否仍然保留设计预期的物性差异。
2、实验方法
2.1 样品信息
实验样品选用某厂商生产的双层涂布石墨负极卷料。
样品厚度：双面涂布石墨极片，总厚度约208μm，箔材约6μm，单面涂层约100μm。
双层结构：上层（近表层）为倍率型石墨，下层（近铜箔）为容量型石墨；上下层设计厚度比1:1，即上下层设计厚度约50μm；上下层的导电剂、粘结剂体系一致、配比相同。
2.2 刮粉制样
采用元能科技极片自动刮粉设备LEPS，在极片厚度方向依次刮取0~30μm、30~60μm、60~90μm三个深度区间的粉末样品（如图2）
图2. 负极双面极片单面不同深度刮粉取样示意图
2.3 理化测试
• 颗粒粒度分布：激光粒度仪，珠海欧美克Topsiezr
• 粉末电阻率&压实密度：粉末电阻率&压实密度仪，元能科技PRCD
• X射线衍射光谱：XRD，日本理学SmartLab SE
• 拉曼光谱：HORIBA XploRA、卓立汉光RTS2
3、结果与讨论
注：本部分数据仅针对本次测试的双层涂布负极样品，已通过平行试验验证重复性，不代表其他厂商或其它批次产品性能，仅反映该样品的真实理化特性。
3.1 粒度分布
本文采用湿法测试模式，以水为分散剂对样品进行分散，使用激光粒度仪对样品进行检测。测试结果显示，三层粉末样品的粒度分布呈现的一定的梯度特征，如表1所示。
表1. 上、中、下层样品粒度分布结果
上层样品（倍率型石墨）D50最小，粒度分布更窄，这有助于缩短锂离子固相扩散距离，提升倍率性能。下层样品（容量型石墨）整体粒径更大，粒度分布较宽，有利于提高极片的堆积密度与体积能量密度。中层颗粒尺寸介于上下层之间，符合梯度分布特征。
3.2 粉末电阻&压实密度
本文采用元能科技PRCD设备对三层样品进行粉末电阻率与压实密度测试。电阻率结果如图3所示，在低压段（0~80 MPa）三层样品电阻率表现出一定的差异，高压段（80 MPa 以上）差异逐渐收窄并趋于平缓，样品之间差异不大。整体来看，上层样品电阻率最高，导电性能相对偏弱，与其倍率型石墨结构缺陷更多、无序度更高的特征一致。
图3. 上、中、下层样品粉末电阻率-压强曲线
目前行业内常用压实密度的测试方法主要有两种：加压直接法（表征受压状态下密度）与卸压十点法（表征回弹后压坯真实密度），分别反映粉末在“受压瞬时”与“卸压回弹后” 的物理状态。三层样品两种压实密度测试结果如图 4 所示。
图4. 上、中、下三层样品粉末压实密度：直接加压法和十点卸压法
直接法下，上层样品与中、下层样品压实密度相近；而卸压法下，三层样品压实密度差异显著。这说明上层样品（倍率型石墨）可能为二次颗粒或软碳复合结构，内部孔隙与界面缓冲空间较多，卸压后弹性回弹明显；下层样品（容量型石墨）结构更致密，以塑性变形为主，回弹更小，更有利于提升极片压实与结构稳定性。
3.3 X射线衍射光谱（XRD）
本文使用X射线衍射仪的样品进行物相与晶体结构测试，扫描范围 5°~90°，扫描速度 2°/min，所得 XRD 谱图如图 5 所示。
图5. 上、中、下层样品粉末XRD图谱
三层样品均出现典型石墨 (002) 与 (004) 特征衍射峰。基于 (002) 峰可计算石墨层间距、晶粒厚度 Lc 及石墨化度等关键参数，结果如表 2。
表2. 上、中、下层样品XRD特征参数
上层样品石墨化度偏低，中、下层样品d002 更接近理想石墨（0.3354 nm），石墨化度更高。同时，中、下层样品 (002) 峰半高宽更小，晶粒沿 c 轴（垂直石墨层方向）的厚度 Lc 增大，晶体完整性更优。这与倍率型石墨设计思路一致：上层适度降低石墨化度或引入表面包覆结构，使微晶规整度下降，但可丰富锂离子嵌脱通道。该规律与粉末电阻率结果相互印证：中、下层样品晶体结构更完善，sp² 碳网络连续性更好，导电性能更优。
3.4 拉曼光谱
拉曼光谱是表征碳材料缺陷与有序度的重要手段，ID/IG 比值越高，通常代表石墨缺陷越多、结构无序度越高。
图6. 拉曼测试示意图（下层粉末样品测得的数据）
本文使用激光拉曼仪对样品进行测试，激发波长532nm，每个样品默认采集5个点的数据，汇总平均值的数据，结果如表3所示。上层样品的ID/IG最高，G 峰半高宽更大，表明其表面缺陷更多、边缘活性位点丰富，或存在无定形碳包覆结构，与倍率型石墨的设计特征吻合。中、下层样品ID/IG更低，结构有序性更高，与 XRD 石墨化度结果一致。
表3. 上、中、下层样品拉曼特征参数
4、小结
本文通过极片精准分层刮粉技术，获取双层涂布负极上、中、下层粉末样品，从粒度梯度、压缩回弹特性、晶体结构与缺陷特征等维度系统分析了层间物性差异。结果表明，该双层石墨负极表层为缺陷更丰富、具备包覆特征的倍率型石墨，下层为粒径更大、石墨化度更高、晶体结构更完善的容量型石墨，整体呈现明显梯度结构。
元能科技 LEPS 极片自动刮粉设备可为双层涂布负极层间结构解析、工艺优化及性能溯源提供关键样品制备支撑。
图7. 元能科技极片自动刮粉设备
5、致谢
（1）感谢珠海欧美克提供激光粒度测试支持
（2）感谢科学指南针提供XRD测试支持
（3）感谢厦门大学嘉庚创新实验室、北京卓立汉光提供拉曼测试支持
6、元能科技极片刮粉评估服务项目
元能科技推出锂电极片专项测试服务，包含精准刮粉 + 多维度物性分析，详情咨询：18059877081（微信同号）
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