锂离子电池电极结构参数对单体能量与功率的影响

左安昊，方儒卿，李 哲

（汽车安全与节能国家重点实验室，北京100084）

电极结构设计是指通过调整电极层参数(如厚度、孔隙率、粒径分布、迂曲度等)以达到电池的性能要求(如功率、能量、比能量、比功率等)[1]。目前，国内外多家动力电池企业的电极结构设计主要采用以大量制样、实验选优为特征的试错方法，此类方法的设计效率偏低、物料与能量消耗大、设计结果难以实现全局最优，因此需建立以模型化仿真技术为基础的正向设计方法，从而大规模降低电池产品研发的资源消耗，缩短产品研发周期，并探求特定性能要求下的最优设计。用于电池正向设计的电池物理模型是一种典型的“构效关系”模型，其描述了电极结构与电池性能的数量关系。此类模型多具有偏微分形式、多场耦合、复杂边界等特征，往往难以解析求解，多采用有限体积法等数值计算技术在时空两维进行离散求解。部分文献对基于模型的电池设计展开了研究。Zhao 等[2]基于Newman 准二维均相模型[3]研究了电极层厚度对电池热特性(温度、产热率)与电化学特性(电压、锂离子浓度、过电势)的影响；王子珩[4]建立了团聚体颗粒堆叠半电池模型；Fang等[1]建立了与Newman模型不同的非均相全电池电极模型，并实现了非均相模型在多孔电极微观结构设计上的系列应用；Sastry 等[5]将二维颗粒堆叠模型扩展到三维，分析了颗粒有序排列、随机排列两种排列方式对电池容量的影响；另外还有学者[6-8]借助聚焦离子束与扫描电镜，通过电极层截面图像重构电极层真实几何结构，并对该结构进行了性能仿真。

本文搭建了三维热-电化学耦合电池模型，在单体尺寸与容量不变的条件下，探索了常见的电极结构参数对单体性能的影响并解析了其成因，该研究在以下方面具有学术特色：①实现了从颗粒到单体的105量级跨尺度建模，建立了微观参数与单体宏观性能的数量关系；②在电化学、热两类物性上实现了双向耦合，即任意瞬态通过动力学参数温度敏感性、产热率两条途径实现了两物性控制方程的联立求解；③采用多种方法精确获取了电化学模型的传质与反应动力学参数，经文中采用的电-热联合、多倍率、多温区“仿真-实验”结果对比验证，该热-电化学耦合模型的精度较高，能够有效地指导电池设计；④提出了一种基于跨尺度耦合模型的电池性能限制因素分析方法即过电压损失分解方法，该方法可准确地定位电池设计瓶颈，从而实现有针对性地提升电池性能。

1 三维热-电化学跨尺度耦合模型的搭建与验证

1.1 耦合方法

本文中跨尺度耦合模型由三维单体热模型与三维电极层电化学模型组成，如图1 所示(为方便观察，仅将电极层模型厚度方向视图放大100 倍)。两个模型的具体尺寸见表1。由于极耳对单体温度分布有较大的影响，单体热模型包括电芯与极耳两部分，尺寸采用目前国内外动力电池设计的常用标准规格VDA 标准[10]。电极层次在Newman 准二维电化学模型的基础上，搭建了三维均质电极层模型，包括正负集流体、正负极活性物质、隔膜五部分，考虑到铝塑膜厚度的影响，裸电芯尺寸比单体尺寸略小(高度差27.75 mm，宽度差18.2 mm)。

图1 跨尺度模型耦合方式Fig.1 Coupled method of cross-scale model

热模型与电化学模型通过产热率、温度两个参数进行耦合，其耦合关系如图1所示。电化学模型计算出电芯的产热率分布，在三维电极层区域计算出平均产热率后作为源项输入热模型，热模型计算出电芯的温度分布，进而计算得到平均温度，将其输入到电化学模型修正电化学动力学参数的数值。

表1 尺寸参数Table 1 Dimension parameters

采用阿雷尼乌斯关系式描述动力学参数对温度的敏感性，如式(1)所示。其中，X 为随温度变化的动力学参数，如固相扩散系数、反应速率常数等，X(Tref)为参考温度下的参数值，X(T)为温度T下的参数值，Ea(X)为参数的活化能，具体数值见表2，R为理想气体常数。

1.2 控制方程

电化学模型的控制方程是准二维Newman模型在维度上的拓展[12]，在此不再赘述。

动力电池的单体尺寸规格一般显著大于电子产品(3C)电池，用于储能电站的电池单体的尺寸往往更大。随着体积增大，电池内部的传热路径显著延长，温度的不均匀性明显提高；另外，体积增大使得表面积/体积比(比表面积)减小，导致电池的散热能力相对减弱、温升增加，因此本模型中单体温差、温升相较小型3 C电池单体都更为显著。

为了精确描述温升与温差等温度时空发育过程，需要准确测量热参数。由于软包电池内部各平行叠层存在取向，其典型热参数如热导率存在显著的各向异性。Zhang 等[11]结合模拟、实验与优化算法，提出了一种用于层叠式电池热参数估算的方法，发现层叠式电池的展向热导率约是法向热导率的40倍。吴彬[9]比较了分层模型与均匀介质模型在同一个功率阶跃信号下的温度响应，发现当电极对数目大于5对时，温度响应差异不超过1%，而动力电池的电极对数目一般大于10对，说明动力电池符合宏观均匀介质假设，可用均质的热参数来描述，即在同一维度上取一个相等的热导率。综上，三维热模型中的电芯部分采用均质、各向异性的热导率。

表2 电化学参数与热参数Table 2 Electrochemical parameters and thermal parameters

图2 (a)离子电导率；(b)液相扩散系数；(c)正极固相扩散系数；(d)负极固相扩散系数；(e)正极Ue-x实验曲线；(f)负极Ue-x实验曲线；(g)正极熵热系数；(h)负极熵热系数Fig.2 (a)Conductivity;(b)Diffusion coefficient of electrolyte;(c)Diffusion coefficient of NCM523;(d)Diffusion coefficient of graphite;(e)Ue of NCM523 half cell at different insertion ratios;(f)Ue of graphite half cell at different insertion ratios;(g)Entropy coefficient of NCM523 as a function of insertion ratio;(h)Entropy coefficient of graphite as a function of insertion ratio

根据能量守恒方程，热模型中极耳与电芯的控制方程如式(2)、式(3)所示

式中，ρtab、ρcell分别为极耳密度、电芯密度；cp,tab、cpcell分别为极耳比热容、电芯比热容；T为温度；λtab为极耳热导率；λin为电池展向热导率；λth为电池法向热导率；qtab为极耳产热率；qtab=I/Atabσtab(I为通过极耳的电流；Atab为极耳的横截面积；σtab为极耳电导率)；Qcell为电芯产热率。

电芯产热包括集流体欧姆热、可逆热与不可逆热，取体积平均值：

式中，qcollector、qrev,v、qir,v分别为集流体欧姆热、可逆热与不可逆热；σcollector为集流体电导率；ap为固液相反应界面的表面积；j 为交换电流密度；∂Ueq/∂T 为熵热系数；η 为过电势；il、is分别为液相电流密度、固相电流密度；φl、φs、Φcollector分别为液相电势、固相电势、集流体电势；Vcell为电芯的体积。

已知电池与环境的对流换热系数及环境温度，控制方程的边界条件可表示为

式中，qconv为对流热通量；h为对流换热系数；Tamb为环境温度，具体值为298.15 K。

1.3 模型参数

电池单体选择VDA 标准中用于纯电动汽车的软包电池尺寸，见表1。电池为层叠式电池，对出极耳结构。正极极耳材料为铝，负极极耳材料为镀镍铜。值得注意的是，VDA标准中并未统一规定电池厚度取值，模型有效性验证时的电池厚度为10 mm，本文第2部分中电池厚度为变量。

下文介绍活性物质体积分数εAM与孔隙率ε的计算方法，其中涉及的电极层材料参数与配方见表3。

表3 电极层材料参数与配方Table 3 Material parameters and recipe of electrodes

本文中选用的研究对象为正极、负极交替排列的层叠式电池，且负极极片比正极极片多一片，以保证价格更高的正极材料得到充分利用，如图3所示为层叠式电池的电极结构。

图3 层叠式电池电极结构Fig.3 Schematic of electrode structure for laminated cell

电池活性面积与厚度由下列两式得出

式中，A 为电极的活性面积；N 为电极对数；H为电芯长度；W为电芯宽度；Tcell为电芯的厚度，下标n、sep、p分别表示负极、隔膜、正极。

活性物质体积分数εAM的计算公式为：

式中，εAM为活性物质体积分数；Qdesign为电池设计容量；Δx 为电池SOC 由0 变化到100%时嵌锂态x 的变化，x=cs/cs,max，cs为固相锂离子浓度，cs,max为固相锂离子浓度的最大值；F为法拉第常数；Tactive为活性物质厚度。

导电剂与黏结剂的体积分数分别由式(12)、式(13)确定，Qreal为活性物质实际比容量；w 为质量分数，由电池配方确定；下标C、B、AM分别表示导电剂、黏结剂与活性物质；ρ 为密度；S 为单个电极对的活性面积，S=HW。

将式(12)、式(13)代入εAM+εB+εC+ε=1即可计算孔隙率ε

电极层各物质参数见表3，黏结剂为PVDF KF1100，导电剂为乙炔黑。

电化学模型中正极材料为NCM523，负极材料为石墨，电解液为LiPF6(1∶1)，材料参数见表2。额定电压为3.7 V，额定容量为38 A·h，放电截止电压为2.5 V。

假设颗粒粒径分布可用韦伯分布描述[16]，在此基础上，将SEM 数据拟合后即可得到粒径韦伯分布的概率密度函数、累计分布函数曲线，进一步计算可得正负极平均粒径，分别为6.757 μm、12.303 μm。

离子电导率采用交流电流法测量，进而由爱因斯坦关系式[17]得出液相锂离子扩散系数。两个参数均随温度、浓度变化，如图2(a)、(b)所示。

采用恒电位间歇滴定技术(PITT)[18-19]测量固相锂离子扩散系数：以NCM/锂半电池、石墨/锂半电池为测试对象，施加电位脉冲激励，得到响应电流与t1/2的线性曲线，根据Cottrell 方程确定固相扩散系数。不同嵌锂态下的固相锂离子扩散系数如图2(c)、(d)所示。

正负极的平衡电势Ue与嵌锂态x有关，由半电池实验确定，如图2(e)、(f)所示。全电池的OCV-SOC 曲线由正负极的Ue-x 以及匹配关系确定，可由下式表示

式中，SOC 为全电池荷电状态；Ue,P、Ue,N分别为正负极平衡电势；xP,100%、xN,100%分别为当全电池处于100%SOC 时正负极的嵌锂状态；xP,0%、xN,0%分别为当全电池处于0%SOC 时正负极的嵌锂状态。利用全局搜索算法将所得曲线与实验曲线对比并迭代优化得到xP,100%、xN,100%、xP,0%、xN,0%，分别为0.2625、0.675、0.7625、0.009。

通过比较不同温度不同倍率下的仿真和实验的放电曲线，拟合反应速率常数、反应速率常数活化能、固相扩散系数活化能。对流换热系数由电池的冷却温度曲线标定得出。

1.4 模型验证

电池在25 ℃恒温箱中进行充放电实验，采用CC-CV 规程进行测试。首先以0.5 C 电流恒流充电，接着恒压充电直至电流降至0.03 C，静置1 h后进行0.27 C、0.9 C、1.8 C恒流放电。仿真实验在Comsol Mutilphysics 5.4多物理场仿真软件中计算。放电曲线与温度曲线如图4 所示。3 个倍率下的仿真放电曲线基本吻合实验数据，温度曲线稍有偏差，最大偏差约为4 ℃，对动力学参数的影响较小，在本模型中误差可以接受。

图4 实验与仿真放电曲线、温度曲线对比Fig.4 Comparison of discharge curve,temperature curve between experiment and simulation

2 电极结构参数对单体绝对功率与能量的影响规律及机理分析

2.1 电极厚度、孔隙率为控制变量的单体绝对功率和能量

绝对功率与能量是动力电池重要的性能指标。对电动汽车而言，绝对功率影响汽车的起步、加速与爬坡性能，而能量决定了汽车的行驶里程上限。绝对功率测试规程选自《电动汽车用锂离子动力蓄电池包和系统第1 部分高功率应用测试规程》[20]，具体为：在某一温度、某一SOC 下，以最大允许脉冲放电电流放电18 s，放电结束后静置40 s，接着以75%最大允许脉冲放电电流充电，充电结束后静置40 s，测试过程中保持恒流。基于此，放电倍率设置为5 C，温度选择298.15 K，初始SOC选择80%，在上述条件放电18 s，以结束时刻的电压电流计算绝对功率

受限于工艺技术水平，在电极结构设计中通常不优化隔膜和集流体。另外，颗粒参数多来源于材料商，本文也不予考虑。综合考虑后，本文选择电极厚度、电极孔隙率为研究变量。电极设计时通常要求方案满足额定容量，本文将其设为38 A·h。仿真实验的约束与变量汇总见表4。

表4 仿真实验的约束与变量Table 4 Constraints and variables of simulation experiment

为了防止充电时负极发生析锂带来安全隐患，电极设计中通常控制负极容量(N)大于正极容量(P)，即保留一定余量[21]，本文将N/P比设为1.1

考虑到N/P 比后，正负极均满足式(14)，构成两个等式，其中正负极厚度、正负极孔隙率、电极对数为未知量，因此确定其中3 个参数即可求解。考虑到实际制造工艺的限制，正负极孔隙率的取值范围均为20%～60%，正极厚度的取值范围为40～100 μm，负极较正极多一组110 μm 实验组，具体参数设置见表5。

图5为电池单体的绝对功率与放电能量随电极厚度与孔隙率变化的曲线。结果表明，增大电极厚度或减小电极孔隙率会使单体的绝对功率降低。值得注意的是，随着孔隙率增大，绝对功率的斜率逐渐放缓。另外，能量与绝对功率随电极结构参数的变化趋势相反，表明能量与绝对功率存在trade-off关系，即此消彼长的关系。因此，在进行电极结构设计时，需要根据能量与功率的具体需求权衡电极结构参数取值。

表5 仿真实验组的电极结构参数设置(加粗的为控制变量)Table 5 Electrode structure parameters of simulation experiments(Control variables are bold)

2.2 基于过电压损失分解方法的性能限制因素分析

锂离子电池在充放电过程中，电池的端电压会出现高于或低于正负极平衡电势差的情况，端电压与正负极平衡电势差的差值称为过电压。在充放电过程中，锂离子电池内部发生着锂离子的迁移、扩散以及颗粒表面电化学反应等物理过程。通过等效的方法可以确定在不同条件下不同物理过程所对应的过电压，根据其相对大小即可得到电池性能限制因素，该方法可准确定位电池设计瓶颈，从而有针对性地提升电池性能。Ji 等[22]介绍了准二维模型过电压分解的方法，本文参考此方法。考虑到物理量分布的不均匀性，本文计算的过电压均为区域平均值。

图5 电极厚度、孔隙率变化时的绝对功率与能量曲线Fig.5 Absolute power and energy of cell when thickness and porosity of positive electrode change

电解液内的过电压包括浓差极化过电压以及欧姆极化过电压，浓差极化过电压用于驱动锂离子扩散，欧姆极化过电压用于驱动锂离子在电场作用下的电迁移，两部分之和为液相过电压，负极、隔膜、正极处的液相过电压分别为：

式中，上标A、AS、SC、C 分别表示负极、负极-隔膜界面、隔膜-正极界面、正极；下标e 表示液相；φ为电势。

固液相界面处的过电压为反应过电压，用于驱动电化学反应的发生，负极、正极处反应过电压可分别写为：

活性物质颗粒内部的过电压也包括浓差极化过电压以及欧姆极化过电压，但活性物质电导率相对较高，因此欧姆极化过电压一般较小。负极、正极活性物质颗粒内部浓差极化过电压即扩散过电压定义为

以正极厚度和正极孔隙率为控制变量的实验组为例，图6 为相应的3 C 放电过程过电压平均值的组成柱状图。考虑到负极固相扩散过电压在放电末期会出现骤增现象，本文仅选取了前90% DOD 的过电压数据进行分析。结果表明，当厚度逐渐增大、孔隙率逐渐减小时，液相过电压逐渐变大，固相过电压逐渐减小，发生了速度控制步骤由固相控制到液相控制的转变。同时，正极及负极液相过电压均随厚度增大而增大、随孔隙率增大而减小，且相较其他过电压变化更为明显，说明厚度、孔隙率通过影响液相传输过程影响电池性能。但厚度、孔隙率对液相传输的影响作用相反：大厚度、小孔隙率的电极结构液相传输受阻更严重，导致液相过电压大；而小厚度、大孔隙率的电极结构液相传输更容易，液相过电压小。

为便于对比，将液相过电压单独作图，如图7～8所示。

图6 正极厚度、正极孔隙率分别为控制变量时的过电压组成Fig.6 Over-potential decomposition components of discharge process when thickness and porosity are control variables

图7 正极厚度变化时的液相过电压曲线Fig.7 Liquid-phase overpotential diagram when positive electrode thickness changes

图8 正极孔隙率变化时的液相过电压曲线Fig.8 Liquid-phase overpotential diagram when positive electrode porosity changes

图7中箭头方向表示正极厚度增大，不同颜色曲线表示不同的厚度。图7表明，正极液相过电压大于负极液相过电压，且厚度越大，正极液相过电压越大。这是由于电极厚度越大，液相传输受阻越严重，锂离子传输越困难。因此，可以通过减小电极厚度获得更好的功率性能，但当电极厚度达到一定的临界值后，再行减小厚度对于控制液相过电压、增强液相传质，进而提高电池功率性能的效果有限。

图8中箭头方向表示正极孔隙率增大，不同颜色曲线表示不同的正极孔隙率。图8表明：①正极液相过电压大于负极液相过电压，且孔隙率越大，正极液相过电压越小；值得注意的是，负极液相过电压也随正极孔隙率增大而减小，这是由于锂离子在放电过程中从负极传输到正极，正极孔隙率的变化会间接影响负极液相传输过程；②当孔隙率超过约45%之后，液相过电压较小(小于0.01 V)，说明过大的孔隙率对液相传质过程的改善程度有限。因此在电极结构设计过程中，需权衡孔隙率的取值：孔隙率过大会导致机械稳定性降低，同时对液相传质过程的改善程度有限；孔隙率过小则会导致液相传输受阻，影响电池的功率性能。由定义可知，放电能量与电池的材料体系、容量、放电深度等参数有关。本文中电池容量与材料体系不变，意味着电池的理论容量不变，因此影响放电能量的是过电压与放电深度。过电压分解结果表明，电极厚度增大或孔隙率减小时，过电压增大，导致放电平均电压降低。而由图5可知，此时能量仍然增加，表明放电深度也随电极厚度增大或孔隙率减小而增大。这说明电极结构参数变化的同时，正负极匹配关系发生了变化，导致到达截止电压的时间改变。

3 电极结构参数对单体比功率与比能量的影响规律

比功率、比能量同样也是动力电池重要的性能指标，包括质量比功率(W/kg)、体积比功率(W/L)、质量比能量(W·h/kg)、体积比能量(W·h/L)。相较于绝对功率与能量，比功率、比能量对于电池单体设计的参考价值更大。计算比功率、比能量的前提是计算电池的质量与体积。层叠式软包电池由裸电芯、铝塑膜外壳与极耳组成。裸电芯的质量包括正负极的活性物质质量、导电剂质量、黏结剂质量、集流体质量以及隔膜质量。计算质量所需的尺寸参数见表1，活性物质涂层的材料参数和配方见表3，非活性物质参数见表6。

各实验组的约束与变量见表4，即容量、尺寸、材料参数与配方不变，电极厚度、孔隙率、极片对数以及电池厚度变化。不同电极结构参数为控制变量时的电池质量组成柱状图如图9所示，颜色表示不同电池组分，对应关系见图例，柱顶部为电池总质量。图9 表明，电池总质量随着电极厚度减小、电极孔隙率增大而增大。具体为：当电极厚度改变时，极片对数变化导致电池总质量的变化主要来源于负极集流体质量；而当电极孔隙率改变时，极片对数与孔隙体积同时变化，导致电池总质量的变化主要来源于负极集流体质量和电解液质量。

表6 非活性物质的参数Table 6 Parameters of inactive substances

电池体积包括极耳体积与电芯体积两部分，计算方式较为简单，不再赘述。

得到电池的质量与体积后，进而可以计算质量比功率(W/kg)、体积比功率(W/L)、质量比能量(W·h/kg)、体积比能量(W·h/L)，四者的计算公式如下所示

式中，P、E分别为比功率、比能量；m、V分别为电池质量和体积；P18,dch为绝对功率；下标m、V分别表示质量指标与体积指标。

图10 为比功率与比能量随电极结构参数变化的曲线。由图可知，质量指标与体积指标的变化趋势基本类似，说明不同设计变量的电池密度(g/L)基本相同。值得注意的是，比功率呈现出了与绝对功率相反的规律，而比能量与能量随电极结构参数的变化规律相同，原因如下。

（1）当电极厚度减小、孔隙率增大时，绝对功率增大，同时电池总质量、总体积也增大，由比功率的定义可知，此时比功率随电极厚度、孔隙率的变化规律不确定，本文中比功率与绝对功率的规律相反，是其中一种情况。

（2）当电极厚度减小、孔隙率增大时，能量减少，同时电池总质量、总体积增大，由比能量的定义可知，此时比能量一定减小。

上述分析表明，在电池容量不变、活性物质总量不变的前提下，仅考虑电极厚度与孔隙率作为电极结构设计的控制变量时，功率和能量存在trade-off 关系，而比功率与比能量未必存在trade-off 关系，也可能随动。换而言之，通过电极设计提高电池功率性能时，电池的能量、比能量均单调下降，但比功率的变化具有不确定性，取决于绝对功率和电池质量变化的相对趋势，即可能存在比功率最优的厚度和孔隙率取值。

图9 电池质量组成堆积柱状图(电池的容量、尺寸、材料参数与配方保持不变)Fig.9 Stacked bar chart of cell mass components(capacity,size,material parameters and formulation remain unchanged)

图10 比功率、比能量随电极结构参数的变化曲线Fig.10 Specific power and specific energy with change of electrode structure parameters

4 结 论

本文搭建了三维热-电化学耦合的跨尺度模型并验证了模型精度，在单体尺寸与容量不变的条件下，基于该模型探究了电极结构参数包括电极厚度、孔隙率对单体绝对功率、能量、比功率、比能量的影响，并基于过电压损失分解方法揭示了电极结构参数影响电池性能的机理，主要结论如下。

（1）绝对功率与能量存在trade-off关系：单体绝对功率与电极厚度呈反比关系，与电极孔隙率呈正比关系、随着孔隙率增大斜率逐渐放缓。单体放电能量与电极厚度呈正比关系，与电极孔隙率呈反比关系。过电压分析结果表明，大厚度、小孔隙率的电极结构造成液相传输受阻，液相过电压大，电池功率受到影响，但到达一定临界值后，再行减小厚度、增大孔隙率，对液相传输的改善效果有限，此时，电极厚度与孔隙率不再成为电池功率性能的设计瓶颈，应继而考虑其他过电压占比较高的因素如锂离子在负极颗粒内部的固相扩散过程等的影响。对于单体放电能量，由于电池总容量不变，能量随电极结构参数的变化不大(本文的情形下仅为3 W·h)，但随电极厚度增大或孔隙率减小有递增趋势，说明正负极匹配关系发生了变化，导致到达截止电压的时间改变。

（2）在电池容量不变、活性物质总量不变的前提下，单位质量与单位体积的功率或能量指标具有随动关系，即改变电极厚度、孔隙率，质量比功率与体积比功率的变化规律一致，质量比能量与体积比能量的变化规律一致。

（3）当电极厚度减小、孔隙率增大时，绝对功率增大，同时电池总质量、总体积也增大，由比功率的定义可知，此时比功率随电极厚度、孔隙率的变化规律不确定，本文中比功率与绝对功率的规律相反，是其中一种情况；当电极厚度减小、孔隙率增大时，能量减少，同时电池总质量、总体积增大，由比能量的定义可知，此时比能量一定减小。

（4）在电池容量不变、活性物质总量不变的前提假设下，改变电极厚度、孔隙率，比能量与能量呈现一致变化，而在本文情景下比功率的变化方向与绝对功率正好相反。因此，改变电极厚度、孔隙率，电池功率和电池能量的变化存在trade-off关系，而比功率与比能量变化的关系具有不确定性。因此，电极结构设计需要综合平衡不同的性能指标，一些典型的、需电池设计工程师重点考虑的trade-off关系如下：①为了提高电池能量而采用的厚涂、少孔设计可能降低电池的功率输出能力。②为了提高电池功率而采用的薄涂、多孔设计可能增加电池总质量，反而诱发比功率下降。③薄涂、多孔等设计方案对于功率性能改善的效用逐步递减，到达一定临界值后，其对液相传输的改善效用几乎消失，不再成为电池性能的主要设计瓶颈。同时，超薄涂将诱发涂布工艺难度增加、超大孔隙率也将影响电池的机械强度与安全性。因此，应合理选择电极厚度、孔隙率这两个重要的设计参数。