鋰電池電極是一種顆粒組成的涂層，均勻的涂敷在金屬集流體上。鋰離子電池極片涂層可看成一種復合材料，主要由三部分組成：

(1)活性物質顆粒；

(2)導電劑和黏結劑相互混合的組成相(碳膠相)；

(3)孔隙，填滿電解液。

各相的體積關系表示為：

孔隙率 + 活物質體積分數 + 碳膠相體積分數=1

鋰電池極片的設計是非常重要的，現針對鋰電池極片設計基礎知識進行簡單介紹。

例如，LiFePO₄摩爾質量157.756 g/mol，其理論容量為：

這計算值只是理論的克容量，為保證材料結構可逆，實際鋰離子脫嵌系數小于1，實際的材料的克容量為：

其中，涂層的面密度是一個關鍵的設計參數，壓實密度不變時，涂層面密度增加意味著極片厚度增加，電子傳輸距離增大，電子電阻增加，但是增加程度有限。厚極片中，鋰離子在電解液中的遷移阻抗增加是影響倍率特性的主要原因，考慮到孔隙率和孔隙的曲折連同，離子在孔隙內的遷移距離比極片厚度多出很多倍。

N/P要大于1.0，一般1.04~1.20，這主要是處于安全設計，防止負極側鋰離子無接受源而析出，設計時要考慮工序能力，如涂布偏差。但是，N/P過大時，電池不可逆容量損失，導致電池容量偏低，電池能量密度也會降低。

而對于鈦酸鋰負極，采用正極過量設計，電池容量由鈦酸鋰負極的容量確定。正極過量設計有利于提升電池的高溫性能：高溫氣體主要來源于負極，在正極過量設計時，負極電位較低，更易于在鈦酸鋰表面形成SEI膜。

　　

　

　　

a. 真密度指粉體質量除以不包括顆粒內外空隙的體積(真實體積)，求得的密度。即排除所有的空隙占有的體積后，求得的物質本身的密度。

b. 顆粒密度指粉體質量除以包括開口細孔與封閉細孔在內的顆粒體積，求得的密度。即排除顆粒之間的空隙，但不排除顆粒內部本身的細小孔隙，求得的顆粒本身的密度�！�

c. 堆積密度，即涂層密度，指粉體質量除以該粉體所組成涂層的體積，求得的密度。其所用的體積包括顆粒本身的孔隙以及顆粒之間空隙在內的總體積。

　　　

其中，D0表示材料本身固有擴散(傳導)率，ε為相應相的體積分數，τ為相應物相的迂曲率。在宏觀均質模型中，一般采用Bruggeman關系式，取系數ɑ=1.5來估計多孔電極的有效物性。

電解液填充在多孔電極的孔隙中，鋰離子在孔隙內通過電解液傳導，鋰離子的傳導特性與孔隙率密切相關�？紫堵试酱螅�相當于電解液相體積分數越高，鋰離子有效電導率越大。而正極極片中，電子通過碳膠相傳輸，碳膠相的體積分數，碳膠相的迂曲度又直接決定電子有效電導率。

孔隙率和碳膠相的體積分數是相互矛盾的，孔隙率大必然導致碳膠相體積分數降低，因此，鋰離子和電子的有效傳導特性也是相互矛盾的，如圖2所示。隨著孔隙率降低，鋰離子有效電導率降低，而電子有效電導率升高。電極設計中，如何平衡兩者也很關鍵。

圖8 正極不均勻涂層、以及金屬異物Co和Al對電池倍率容量和庫倫效率的影響