图3 四种电极不同条件辊压后的压痕实验加载和卸载曲线
图4 以电极孔隙率和压延机施加压力（插入）计的平均硬度（A）和弹塑性功比（B）。条形对应于每种条件下30个微压痕测量的标准偏差。代表性的载荷-位移微压痕曲线在支持信息中的图S1中报告。
在恒定固含量下，当孔隙率ε值相同时，增加CB / PVdF的量会导致硬度H的增加。当电极组成恒定且固含量减小时，硬度H减小。CB / PVdF含量较高的电极，或者是在浆料制备过程中用较低溶剂量制备的电极都较硬。这些较硬的电极与通过辊压获得较低孔隙率的条件有关。
通过对压头加载和卸载过程中微压痕曲线下的面积进行积分来计算弹性（Wel）和塑性功（Wpl）（图1），图4B展示出了弹性（Wel）和塑性功（Wpl）之间的比值与孔隙率ε和辊压压力（插图）的关系。Wpl表示压痕时产生的不可逆变形，而Wel表示压痕涂层恢复其初始形状的能力。电极是由被PVdF聚合物包围的CB纳米颗粒和活性物质颗粒组成的，压痕主要受电极内的CB / PVdF网络影响，具备粘弹性特性。作为固体颗粒，CB的硬度H和杨氏模量会很高，而PVdF的硬度H为59±3 MPa。由于该PVDF的存在，WEL/ WPL给出了强度和CB颗粒之间的结合位点的数目相关。
在WEL/ WPL值比较低时，孔隙率ε较大，此时压头引起的变形主要是不可逆的。从载荷-位移曲线看，卸载变形几乎没有恢复。一般地说，WEL/ WPL值从小到大依次为：94-3-3-SC-69<95-2.5-2.5-sc-69< span="">⪝96-2-2-SC-69<94-3-3 -SC-60，其趋势与辊压阻抗γC（表2）相同。电极的可压缩性与颗粒之间的接触数和PVdF的结合程度有关。增加CB / PVdF的量会形成更交联的网络，从而导致颗粒之间产生更大的摩擦。
在高ε值下，测量的不可重复性非常高，这说明在电极微结构内存在固体颗粒和PVdF的不均匀分布。另一方面，增加用于制备浆料的溶剂的量使电极的可压缩性更加困难，这与电极在压延时的更具弹性的行为有关。在高PVdF含量的浆料中，添加NMP溶剂会引起类似固体的行为，并在干燥过程后形成更高的ε。这种固态的弹性行为使压延更加困难，压延主要依赖于电极结构的不可逆变形。
图5中给出了未压延（实线）和不同的压延（虚线）电极的孔径分布（PSD）增量（A）和累积（B）曲线。孔半径分布具有两个不同区域：区域I（小孔，< 0.1μm）和区域II（0.1和2μm之间）。对于非压延电极，区域II的孔径与电极组分和浆料固含量无关，而随着AM含量降低，孔隙的绝对体积则减小，即96-2-2-SC-69> 95-2.5-2.5- SC-69> 94-3-3-SC-69。而固含量降低时，孔体积增加，即94-3-3-SC-60> 94-3-3-SC-69。对于区域I，96-2-2-SC-69和94-3-3-SC-60的孔径最大，当降低AM质量分数和固含量时，它们的体积会增加。通过增加AM质量分数或降低固含量，II区孔的比例增加，而降低AM质量分数和固含量时有利于形成较小的I区孔。
图5 非辊压电极（实线）和压实电极（虚线，施加压力= 90 MPa）的增量（A）和累积（B）孔径分布。
压延时（图5中的虚线），对于95-2.5-2.5-SC-69和94-3-3-SC-69，区域II的孔半径和体积都急剧减小，而区域I的孔具有总孔隙率的一半以上。而96-2-2-SC-69电极，尽管降低了，但是区域II的孔仍然是整个电极ε的主要贡献。当降低94-3-3阴极中的固含量时，区域II的平均孔半径和体积较高，而区域I的孔则具有较高的半径。此外，对该区域，当减少AM量和SC时（图5A中的插图），可以获得较低的孔隙半径。
图6显示了在90 MPa和60°C下压延的四种不同成分的电极截面SEM图像。NMC和CBD相可在电极内区分：当固含量恒定并减少AM量时，CBD相沿电极分布均匀。为了了解AM / CB相对量和固含量对电极微结构的影响，将SEM图像分为三个区域（即AM，CBD和孔），然后分析所得数据。孔隙率和CBD体积分数（φCBD）分别沿着电极的厚度如图7A和B所示。对于96-2-2-SC-69电极，孔隙率分布不均匀，同时增加CB量和粘合剂时波动较小。但是，对于94-3-3-SC-69而言，电极的孔隙率存在明显的分布不均匀：在靠近表面的区域中，孔隙率较低，而当接近集流体时，固体颗粒之间的接触宽松。在恒定的电极组成下，当增加溶剂量时，孔隙率分布更加均匀。
图6 96-2-2-SC-69（A），95-2.5-2.5-SC-69（B），94-3-3-SC-69（C）和94-3-3-SC-60（D）电极的截面SEM图像。在等于90MPa的压力下压延电极，并将辊温度设定为60℃。每个图像的上部对应于电极表面，而底部对应集流体。
