实验室高精度液压机如何提高锂硫（Li-S）软包电池的性能？专家指南

高精度施压是将松散的电池组件转化为高性能电化学系统的关键变量。实验室液压机通过冷压多层电极堆叠来优化接触电阻和控制整体电池密度，从而提高锂硫（Li-S）软包电池的性能。至关重要的是，这种精确的压缩使得电池能够在“贫液”电解液条件下有效运行，这对于最大化体积能量密度和循环寿命至关重要。

核心要点 在锂硫电池中实现高能量密度需要最大限度地减少过多的重量，特别是来自电解液的重量。高精度液压机确保即使在电解液与硫（E/S）比例较低的情况下，有限的电解液也能均匀分布到所有活性位点，从而防止性能瓶颈，同时最大化电池的体积密度。

优化电极堆叠结构

液压机在软包电池组装中的主要功能是在正极、负极和隔膜之间建立紧密的物理接触。通过施加精确、均匀的压力，压机消除了这些层之间的微观间隙。这种物理接近性显著降低了界面电阻，而界面电阻是有效电子传输的主要障碍。

由于硫正极的多孔性，锂硫电池通常面临体积能量密度低的问题。液压机通过将电极堆叠压实至目标厚度来解决此问题。紧密挤压涂布和干燥的电极颗粒会重新排列它们，以消除不必要的空隙，从而使更多的活性材料占据相同的体积。

除了堆叠层面，压力还会影响电极材料本身的内部结构。压缩会降低导电网络中碳颗粒之间的“隧道电阻”。这确保了从活性硫颗粒到集流体的更稳健的电子通路。

高性能锂硫电池的目标是实现低电解液与硫（E/S）比率，以减少死重。液压机是实现这一战略的赋能工具。它迫使有限体积的电解液有效地渗透到致密的电极结构中，确保电池在没有过量液体的情况下运行。

没有精确的压力，贫液电解液策略会导致“干点”，从而无法进行电化学反应。液压机确保电解液均匀分布在活性位点周围。这种均匀性对于防止局部退化至关重要，从而延长电池的整体循环寿命。

在软包电池的最终组装过程中，通常使用压机来辅助密封过程。稳定的压力输出可确保热封铝塑膜的一致性和无缺陷。这种完整性可防止电解液泄漏，并减轻高压循环过程中由内部气体引起的溶胀。

高精度压机可防止不均匀压缩，这可能导致电流密度分布不均。在锂基体系中，宏观不均匀性会加速枝晶成核和生长。通过确保电极堆叠完全平整和均匀，压机降低了短路和内部故障的风险。

虽然压缩可以提高密度和接触，但过大的压力可能是有害的。过度压缩堆叠可能会压碎隔膜或电极内的孔隙，而这些孔隙对于离子传输是必需的。这会扼杀电池，增加离子电阻，即使电子电阻降低。

关键在于施加正确的力，而不仅仅是施加高力。压力施加的不一致性可能导致测量偏差和不可靠的数据。如果压力在软包电池的整个表面区域不均匀，就会形成局部电流活动热点，导致电池过早失效。

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Hyunseok Moon, Sang‐Young Lee. Expanded Nanofibrous Cellulose Electrode Binder: Declustering Lithium Polysulfides for Lean‐Electrolyte Li‒S Batteries. DOI: 10.1002/adma.202414335

本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .