式中：V为电池端电压；E为电池电动势；na和nc分别为阳极和阴极电化学极化过电位；I为电池中的电流；RI为电池的欧姆内阻。本文中三种配方半电池仅正极涂层组分比例不同，可认为电动势相同。
由图1中首次充电曲线对比可知，整个充电过程1#配方和2#配方充电曲线趋势一致，1#配方充电电压略高于2#配方。根据表1可知，1#配方~3#配方中活性物质比例在不断提高，所以，1#配方半电池测试电流小于2#配方，则1#配方阴极极化过电位小于2#配方，同时1#配方导电剂含量较2#配方高，说明1#配方涂层欧姆电阻较2#配方低，再由充电过程电池端电压公式可知，1#配方阳极电化学极化必然高于2#配方。这是由于1#配方中的粘结剂和导电剂含量均高于2#配方，使极片涂层孔隙率降低，锂离子在涂层中传输受到较大阻抗，阳极一侧有较多的锂离子积累，同时阴极一侧有一定量的电子积累所致。
参照1#配方和2#配方充电曲线差异分析，3#配方充电电压在充电比容量为100mAh/g之前低于1#配方和2#配方，说明3#配方阳极极化过电位必然低于1#配方和2#配方，这是由于3#配方中的粘结剂和导电剂含量均低于1#配方和2#配方，极片涂层孔隙发达，锂离子在涂层中传输阻抗较小，快速到达阴极与阴极上的电子结合，能保持较低的阳极极化过电位。100mAh/g之后3#配方充电电压明显高于1#配方和2#配方，是由于3#配方导电剂含量较低，导电剂覆盖活性物质程度有限，充电初期锂离子脱嵌主要集中在导电剂与活性物质接触点附近，此时导电剂相对充足，随着充电进行，导电剂与与活性物质接触点附近锂离子逐渐减少，其他位置锂离子脱嵌时电子传导阻力增大，电池欧姆内阻逐渐增大，最终导致3#配方半电池充电电压高于1#配方和2#配方。
半电池放电过程锂负极为阳极，锂金属溶解后直接进入液态电解质中，阳极极化可忽略。电池正极为阴极，阴极极化主要与电子积累及锂离子嵌入活性物质过程有关，由于从1#配方到3#配方导电剂和粘结剂含量逐渐降低，则锂离子回迁并嵌入正极活性物质的阻力会降低，阴极极化过电位相应减小，欧姆电阻相应增加，且1#配方到3#配方半电池放电电流在增加，导致欧姆极化过电位在增加。由图1中放电曲线对比可知，从总体上看半电池放电电压曲线由高到低的顺序是：1#配方、2#配方、3#配方。结合放电过程不同配方半电池电极极化过电位及欧姆电阻变化情况，分析和放电过程电池端电压公式可知，总体上放电过程欧姆极化是影响电池电压的主要因素；放电末期 1#配方电压曲线低于2#配方电压曲线是因为放电末期锂离子主要在涂层深处发生嵌入行为，锂离子在2#配方正极涂层中传输中阻力更小，阴极极化过电位更低，阴极极化过电位成为影响电池端电压的主要因素。
2.1.2 活性物质比例对半电池交流阻抗的影响
首次充放电结束后，对不同正极配方半电池进行交流阻抗测试，测试结果见图2。
由图2可知，三种不同正极配方半电池总*流阻抗值由小到大的顺序是：2#配方、1#配方、3#配方，其中1#配方和2#配方交流阻抗差别较小，3#配方交流阻抗明显偏大。不同正极配方半电池首次充放电结束后交流阻抗差异程度与不同正极配方半电池首次放电末期电压曲线表现出的规律一致。此实验结果进一步验证了对不同配方活性物质比容量发挥和充放电电压曲线差异的原因分析。
2.1.3 活性物质比例对涂层比容量的影响
锂离子电池设计中，涂层放电比容量比活性物质放电比容量更具有实际意义，涂层放电比容量越高，越有利于提高锂离子电池能量密度。涂层放电比容量公式如下：
涂层放电比容量=放电容量/(极片质量－空箔质量)，将表2中不同配方的活性物质平均放电比容量换算成涂层平均放电比容量，换算结果见表3。
由表3可知，涂层平均放电比容量由高到低的顺序是：2#配方、3#配方、1#配方，分别为178.5、174.7、170.6mAh/g。1#配方涂层平均放电比容量低是因为活性物质占比较小，非活性物质占比较大；3#配方涂层平均放电比容量低是因为导电剂不足造成放电过程产生严重的欧姆极化，导致活性物质放电比容量较低。
2.1.4 活性物质比例对半电池循环性能及电流效率的影响
对三种正极配方半电池按0.1C充放电循环10次，放电容量保持率和库仑效率如图3所示。
图3 不同正极配方半电池放电容量保持率及库仑效率曲线
由图3可知，在整个循环过程中，放电容量保持率由高到低的顺序是2#配方、1#配方、3#配方，第10次放电保持率分别为98.9%、98.5%和85.1%。1#配方和2#配方库仑效率基本一致，达到99.25%，3#配方明显低于1#配方和2#配方，3#配方库仑效率为98.23%。
2.1.5 活性物质比例对循环后活性物质微观形貌的影响
循环结束后对半电池解剖，利用扫描电镜在5000倍和20000倍下对涂层表面微观形貌进行表征，对比不同配方中活性物质循环前后微观形貌变化及不同配方经过循环后的活性物质微观形貌变化，由于充电前活性物质在不同配方中的微观形貌相同，仅取3#配方化成前的极片进行对比，见图4。图4中标注为“未充电”的图片是3#配方化成前的表面形貌，标注为X#(X=1，2，3)配方的图片为不同配方正极经0.1C循环10次后的微观形貌。
