实验室压机通过施加均匀、高强度的垂直压力来促进层压，将预先制造好的干电极膜牢固地粘合到集流体（如铝箔）上。这种机械工艺通过物理方式将活性材料层压合到基材上，取代了传统的溶剂基浆料涂布。机器精确控制压力的能力是制造高质量导电界面的决定性因素。
实验室压机是干电极制造中的关键粘合剂，利用精确的压力控制来最大限度地降低接触电阻，并防止电池循环过程中的分层。
干法层压的机械原理
用机械力取代溶剂
在传统的电池制造中，电极以湿浆料的形式进行涂布和干燥。实验室压机完全消除了湿法阶段。
它通过施加垂直力进行“干法层压”，仅通过物理压缩将自支撑的电极膜与集流体合并。
精确的压力控制
粘合的质量取决于施加压力的精确大小。
实验室压机允许操作员精确设定所需的力，以粘合薄膜而不压碎活性材料结构。
均匀性至关重要
压机设计用于在电极的整个表面区域上提供均匀的压力。
这种一致性确保了粘合中没有“薄弱点”，从而从边缘到边缘形成均质的电极结构。
对电化学性能的影响
最小化接触电阻
实验室压机影响的主要性能指标是接触电阻（或界面阻抗）。
通过将电极膜强制压合到集流体箔上，压机减小了电子流动的障碍。较低的电阻可提高整体电池效率。
确保一致的电流分布
均匀的层压可确保在运行过程中，电流均匀地分布在电极上。
这对于高倍率充电和放电至关重要，可防止可能过早导致电池退化的“热点”。
防止分层
厚电极容易随着时间的推移而剥离或与集流体分离。
实验室压机施加的高垂直压力将材料锁定在原位，有效防止在反复电池循环的物理应力下发生分层。
要避免的常见陷阱
过度致密化
虽然高压对于粘合是必需的，但一次施加过大的力可能会适得其反。
过度压缩会使材料过度致密，堵塞离子传输所需的孔隙或对薄膜造成结构损坏。
不均匀的压力施加
如果压机压板不完全平行，压力将不均匀。
这会导致电极上的接触电阻不同，从而导致活性材料利用不均匀和循环寿命缩短。
为您的目标做出正确选择
为了最大限度地利用实验室压机进行干法层压，请根据您的具体性能目标调整方法：
- 如果您的主要关注点是循环寿命：优先考虑压力大小以最大化粘合强度，确保电极不会随着时间的推移而剥离或分层。
- 如果您的主要关注点是高倍率功率：优先考虑压力均匀性，以确保整个集流体上一致的电流分布和最小的界面阻抗。
成功的干法层压需要在粘合所需的力与保持电极内部结构之间取得平衡。
总结表：
| 关键层压因素 | 在干电极性能中的作用 | 对电池寿命的影响 |
|---|---|---|
| 垂直压力 | 将干膜机械粘合到集流体基材上 | 防止剥离和材料分层 |
| 压力均匀性 | 确保集流体上一致的电流分布 | 在高倍率充电期间消除热点 |
| 力的大小 | 最小化界面处的接触电阻 | 增强电子流动和整体效率 |
| 结构控制 | 在粘合与保持材料孔隙度之间取得平衡 | 保持离子传输路径以实现长期循环 |
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参考文献
- Yujie Ma, Zhifeng Wang. Structural Design of Dry-Processed Lithium-Rich Mn-Based Materials with High Loading for Enhanced Energy Density. DOI: 10.3390/batteries11040146
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
