轧辊压机或压光机通过使用高精度辊筒连续挤压和压缩干燥的电极材料来致密化锌-空气电池电极。该过程施加线性压缩应力，物理压实活性颗粒和导电网络，显著减小电极厚度，同时增加其密度。其结果是形成机械互锁的结构，提高了活性层与集流体之间的附着力。
轧辊压机的真正作用是设计电极的内部微观结构，优化高体积能量密度与化学反应所需孔隙率之间的关键平衡。
提高导电性和稳定性
增强电子通路
轧制过程对于最小化界面电阻至关重要。通过压缩材料，机器将活性层推向与集流体更紧密的接触。
机械互锁
高压缩应力促进活性颗粒与导电网络之间的机械互锁。这会形成一个坚固、连续的电子流路径，这对于维持高功率输出至关重要。
循环寿命的一致性
工业轧辊压机可确保高载量电极的厚度保持高度一致。这种均匀性是维持循环稳定性的关键因素，可确保电池随着时间的推移可靠运行。
优化微观结构和性能
平衡孔隙率
致密化并非消除所有空隙空间；而是精确调整电极孔隙率。轧辊压机改变孔径分布，以创建特定的内部结构。
氧气-电解质的权衡
锌-空气电池需要精密的平衡。结构必须足够开放以允许氧气扩散和电解质润湿，但又足够密集以容纳足够的能量。轧辊压机微调这种平衡，以防止对任一因素产生阻力。
提高能量密度
通过将更多的活性材料压实到更小的几何尺寸中，该过程直接提高了体积能量密度。这使得在不增加电池物理尺寸的情况下，可以实现更高容量的电池。
理解权衡
过度致密化的风险
虽然更高的密度可以提高能量容量，但过度压缩可能是有害的。如果电极轧制得太紧，孔隙会塌陷，阻碍氧气进入，并阻止电解质浸润材料。
对功率输出的影响
当孔隙率因过度压制而受损时，电池维持高功率输出的能力会下降。氧气扩散的内部阻力对于高效运行来说太大了。
精度依赖性
该过程的有效性完全依赖于精确的间隙控制。辊筒间隙的任何偏差都会导致厚度不均匀，从而影响倍率性能并导致电流分布不均。
为您的目标做出正确选择
要有效地利用轧辊压机，您必须确定电池应用的优先事项。
- 如果您的主要重点是高体积能量密度：优先考虑更高的压缩率，以最大化单位体积内的活性材料量，同时接受扩散速率略有下降。
- 如果您的主要重点是高功率输出：选择较轻的压缩设置，以保持更开放的孔隙结构，从而促进快速的氧气扩散和电解质润湿。
轧辊压机不仅仅是一个压平工具，而是一个精确的仪器，它决定了锌-空气电池的最终电化学潜力。
总结表：
| 特征 | 对电极的影响 | 最终效益 |
|---|---|---|
| 物理压缩 | 减小厚度并增加活性材料密度 | 更高的体积能量密度 |
| 互锁 | 加强活性层与集流体之间的接触 | 增强电子导电性 |
| 间隙控制 | 确保电极载量高度一致 | 提高电池循环寿命和稳定性 |
| 微观结构调控 | 改变孔径分布和空隙空间 | 优化氧气扩散和电解质润湿 |
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参考文献
- S.S. Shinde, Jung‐Ho Lee. Design Strategies for Practical Zinc‐Air Batteries Toward Electric Vehicles and beyond. DOI: 10.1002/aenm.202405326
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
