无论您使用的是锂离子电池、碱性电池、铅酸电池、燃料电池、MOFs或任何其他储能设备;为了性能和安全考虑，必须对关键组件属性进行描述。
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电极分析
阴极和负极材料的发展是基于提高功率和能量密度，以及提高电池寿命和充电循环的热/化学稳定性。
电池的理论容量由使用的材料决定。在电极加工中，颗粒形态的知识，包括颗粒大小、形状、粉末密度、孔隙率和表面积，对电极的可制造性和所需的性能特征有着关键的影响。
表面积
增加电极的表面积将提高电化学反应的效率，促进电极和电解质之间的离子交换，特别是在阳极内，因为更高的表面积允许锂离子在石墨颗粒之间的扩散路径更短。较低表面积的材料更适合提高电池的循环性能，从而延长电池寿命。
由于电解液在表面的降解相互作用和由此产生的容量损失以及热稳定性，较大的表面积确实存在一些限制。纳米颗粒有望在不损失容量的情况下增加表面积。这有助于快速充电，提高放电率，并提高电池容量。
孔径，形状，分布和弯曲度
电极孔的大小、形状和弯曲度将显著影响锂离子通过保留在该多孔结构中的电解质的传输速率。制造工艺产生的电极微结构直接影响锂离子电池的能量密度、功率、寿命和可靠性。
更好地了解相邻的毛孔，封闭孔和通道，其可以在制造过程期间被创建的互连性的有助于确保最佳的电解质和电极的相互作用。知道一个多孔电极和电解质界面的弯曲度使得能够确定是否电池性能限制是由于其微观结构。
孔隙度测量
电极的孔隙率结构具有的活性物质和导电稀释剂之间颗粒与颗粒接触的直接影响。通过控制孔隙率，可以实现更高的帧内电极电导率，以确保电解质访问/阴极的嵌入充分的电子交换以及足够的空隙空间的锂离子的传输（例如）。孔隙率阻断/嵌入过程中的堵塞可导致容量衰减。
密度
石墨阳极的密度对其在极具挑战性的负载和放电操作下承受退化的能力有影响。较高的阳极电极颗粒密度降低了孔隙率，从而降低了电极的活性表面积。这减少了电极/电解质接触面积。
真实/绝对密度和包络密度有助于确定电化学性能，这归因于电极可用于插层的孔隙率。不可逆容量和内部孔隙体积之间存在明显的相关性。
T.A.P.密度是体积能量密度的重要指标。低T.A.P.密度转化为低体积能量密度，反之则表示高体积密度。更高的T.A.P密度允许制作更致密的电极膜（每单位体积的活性材料更多），用于涂覆电极。
粒度/形状
粒度影响容量、循环和库仑效率。粒子的大小将影响嵌入电极的锂离子的固态扩散量。更小的颗粒，特别是纳米颗粒，在循环过程中会导致更小的体积变化。这有助于减少机械应力，增加硬度和更大的抗断裂能力。
据报道，较宽的粒径分布可能比单分散分布更能增加能量密度。控制和定制粒径分布可以实现定制调优，从而实现高功率(单分散)或高能量密度(聚分散)。
颗粒形状会影响诸如堆积密度等特性，因为球形颗粒比纤维状或片状颗粒堆积得更密。
分离器/粘合剂/膜评价
分离器或膜允许离子从一个电极流向另一个电极，同时防止任何电子流动——基本上将阳极与阴极分离。
典型的分离器由聚烯烃（通常为聚丙烯和/或）以及其他聚合物、陶瓷和陶瓷/聚合物混合物组成。分离器具有高度多孔性–通常大于40%的孔隙率，约25μm厚，并且具有较低的离子电阻率。分层或复合分离器用作安全装置，以防止电池热失控。
粘结剂是用来将活性电极材料颗粒固定在一起，使其与集电极接触，即阴极的铝箔或阳极的铜箔。
泽塔电位
为了进一步了解隔膜的输运机制，zeta电位可以指示隔膜的电解质亲和性。这可以允许微调电池性能，以提高循环寿命。
当隔膜具有较低的电解电阻和较高的水渗透性时，可延长循环寿命。Zeta电位还可以提供有关膜与电解质添加剂亲和性的必要信息。
孔隙度测量
孔隙率规格是分离器验收标准中的一个重要参数。隔膜必须有足够的孔隙密度，以容纳支持阳极和阴极之间离子运动的液体电解质。更高的孔隙率意味着电池产生的热量更少，能量密度更大。
均匀的孔隙率对于避免离子流的变化至关重要。分离器内离子流的变化越大，电极表面的影响越大，失效越快，循环寿命显著缩短。过多的孔隙阻碍了孔隙的闭合能力，这对于分离器关闭过热的电池至关重要。
孔径，形状，分布和弯曲度
分离器孔径必须小于电极组件（即电极活性材料和任何导电添加剂）的粒度。大多数分离膜含有亚微米孔径，可阻止颗粒的渗透。
孔的均匀分布和弯曲结构也是必须的。均匀分布防止了电流在整个隔板上的不均匀分布，弯曲抑制了树枝状锂的生长。
电解质分析
液态电解质在商用锂离子电池中起着关键作用，它可以使锂离子在正极之间导电。最常用的电解质是由锂盐组成，如有机溶液中的LiPF6。
高纯度要求，以防止氧化在电极和促进良好的循环寿命。除了锂盐，各种添加剂也包括在最终的电解质溶液。这些添加剂与LiPF6溶液混合，以防止锂枝晶的形成和溶液的降解。
泽塔电位
在分离器-电解质界面存在电荷分离引起的电动现象。带电电解质溶液通过分离器孔的扩散必须受到界面上zeta电位的影响。
在该界面的zeta电位可能阻碍或帮助电解液通过隔膜。电位值表示系统的潜在稳定性:电位值越大(正或负)，溶液的稳定性越高。
制造和故障分析
在制造之前和制造期间的材料特性是一个关键的控制参数，以确保电池组件和最终组装的电池的最佳运行。
从原材料到组件制造和组装电池本身，材料表征在决定所需的电化学性能、安全性、电池循环和其他重要参数方面起着至关重要的作用。
颗粒大小/颗粒形状-原料
颗粒大小和形状影响堆积密度，堆积密度又影响电极厚度，从而影响能量密度。
结果表明，石墨的粒径分布以及镀层中石墨的取向对石墨阳极的电化学性能有影响。纯度也是一个重要的问题，在电极制造中使用的所有粉末和添加剂必须保持低水平的金属杂质。
性能下降
在电池的使用寿命中，物理和电化学现象会导致性能的下降。这种性能下降最明显的表现是充放电循环期间的容量衰减或保质期缩短。
膨胀和收缩可能导致界面应力，从而对电极性能产生不利影响，甚至可能发生分层，从而导致电极材料和集电器之间的接触减少。这种机械故障会导致电解液接触减少和循环性能差，从而导致孔径变化。
温度编程方法，如DSC和TGA，可以用来检查可能的过热条件。
压延/固体分测定
压延是生产高性能电极的最关键步骤。随着压延次数的增加，电极膜的孔隙率和厚度将减小。压延也会改变电极的孔结构，从而影响电解质对膜的润湿行为。
压延超过最佳水平会导致孔隙率和平均孔径的降低，这可能导致不可逆的容量损失，高速率循环，循环寿命较差。固体分数是碾压作业中使用的一个控制参数。这个控制参数可以帮助确定碾压机的速度、压缩和夹角的最佳设置。使用固体部分作为一个关键的质量属性，将确保批次产品的一致性，以及最终产品具有设计和期望的电化学性能。
PTA可以表征原料的粉末流动，以保证工艺的顺利进行，并表征成品电极膜的性能。