温等静压（Wip）如何为硫化物固态软包电池做出贡献？实现 600 Wh/Kg 的致密化

温等静压（WIP）是硫化物固态软包电池的最终致密化步骤，它利用加热的液体介质从各个方向施加均匀的压力。通过在受控温度（例如 80 °C）下对密封的电池施加高各向同性压力（通常约为 450–490 MPa），WIP 可确保固态层之间实现标准机械压缩无法达到的紧密物理接触。

核心要点 标准压制仅从顶部和底部施加力，而温等静压（WIP）通过液体介质施加各向同性压力——从各个角度施加相等的力。这一关键区别能够消除微观空隙并实现纳米级界面互锁，而不会像单向压制那样引起边缘断裂或应力集中。

均匀致密化的力学原理

标准的单向（轴向）压制会产生不均匀的应力，通常导致电池中心与边缘的压缩程度不同。

温等静压利用液体介质将压力均匀地传递到软包电池的每个表面。这确保了即使是大尺寸的电极片在其表面积的每个点上都能获得相同的压缩力。

在硫化物固态电池中，电解质不像液体电解质那样会流动来填充间隙。

WIP 将固态硫化物电解质颗粒强制与电极颗粒紧密物理接触。这有效地消除了在干燥组件堆叠过程中自然产生的空隙和间隙。

该工艺的“温”部分（通常约为 80 °C）与压力同样关键。

温和加热可使硫化物材料略微软化，使其在高压下发生塑性变形。这有利于在界面处实现纳米级互锁，从而形成连续的离子传输路径。

固态电池组装中的主要失效模式是压制工艺本身造成的结构损坏。

根据主要参考资料，单向压制通常会导致边缘应力集中。WIP 完全避免了这种情况，确保电池在致密化过程中结构完整性保持不变。

大尺寸电极片在受力不均时容易发生机械失效。

由于 WIP 系统中的压力分布完美，因此可以防止电极片开裂或起皱。这使得制造商能够在不牺牲产量或质量的情况下加工更大面积的活性材料。

接触不良意味着孤立的活性材料，它们增加了重量但没有提供能量。

通过实现致密的界面接触，WIP 确保了更高的活性材料利用率。这直接有助于实现更高的实际能量密度，例如在先进原型中超过 600 Wh/kg。

内部空隙充当电阻器，阻碍离子流动并随着时间的推移降低性能。

通过消除这些微观空隙并降低欧姆电阻，WIP 显著提高了电池的倍率性能（功率输出）和循环寿命（持久性）。

实施 WIP 并非微不足道的调整；它需要能够安全承受巨大力的设备。

操作员必须准备好处理 490 MPa 范围内的压力。这远高于标准的压延压力，需要专门的容纳和安全规程。

与卷对卷压延不同，等静压通常是批量工艺。

虽然它为最终电池组装提供了卓越的质量，但与连续制造方法相比，它引入了吞吐量限制。目前，它是一种高价值的步骤，用于确保成品软包电池的最高质量。

理想情况下，WIP 作为高性能软包电池的最终固化步骤，其中界面完整性至关重要。

总结：温等静压是在不损害机械完整性的情况下，将松散的固体层堆叠转化为整体高性能电化学单元的最有效方法。

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Mattis Batzer, Arno Kwade. Current Status of Formulations and Scalable Processes for Producing Sulfidic Solid‐State Batteries. DOI: 10.1002/batt.202200328

本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .