添加高强度聚酯纤维可形成复合材料，从根本上解决了 Li6PS5Cl 陶瓷电解质固有的脆性。与热压结合使用时，这些纤维会形成一个增强骨架，抑制裂纹扩展，从而得到坚固的颗粒，能够加工成超薄薄膜而不会断裂。
通过在热压阶段在陶瓷基体中集成纤维状结构网络，可以生产出自支撑的、厚度小于 100 微米的电解质薄膜，这些薄膜具有承受实际运行应力所需的耐用性。
机械增强机制
创建结构骨架
聚酯纤维在 Li6PS5Cl 基体中的主要作用是作为结构骨架。由于陶瓷材料天然易碎，在应力下容易发生灾难性失效。
抑制裂纹扩展
这种纤维网络可有效抑制裂纹的形成和扩展。裂纹不会干净利落地穿过陶瓷，而是由纤维桥接裂缝，从而显著提高抗压强度和断裂韧性。
热压的关键作用
协同致密化
虽然纤维提供了结构，但热压工艺对于基体完整性至关重要。施加热量和高压会软化陶瓷粉末颗粒的表面。
塑性变形和空隙填充
与室温下相比，这种热软化使颗粒更容易发生塑性变形。颗粒有效地熔合在一起，填充空隙，并确保纤维均匀分散在致密的陶瓷基体中。
达到理论密度
该工艺的结果是电解质颗粒接近其理论密度。高密度对于最大化纤维提供的机械稳定性至关重要。
对制造的影响
实现薄膜结构
结合的强度和韧性使得能够生产自支撑电解质薄膜。制造商可以可靠地生产厚度小于 100 微米的层，这是高能量密度电池的关键阈值。
应力下的耐用性
这些增强的薄膜不仅在组装过程中更容易处理；它们还具有机械耐用性，能够承受电池运行和循环的物理应力。
理解工艺权衡
冷压的局限性
需要注意的是，如果加工方法存在缺陷，仅添加纤维是不够的。依赖室温冷压通常会导致颗粒密度较低且存在残余空隙的劣质颗粒。
性能依赖性
如果没有热压引起的热量，陶瓷颗粒就不会完全熔合。这会导致离子电导率和循环性能降低，从而削弱了纤维引入的机械优势。
为您的目标做出正确选择
为了优化您的固态电解质制造，请考虑您的主要限制因素：
- 如果您的主要关注点是机械耐用性：集成高强度聚酯纤维作为抑制裂纹的骨架，从而能够制造出坚固、自支撑的薄膜。
- 如果您的主要关注点是电化学性能：确保使用热压机而不是冷压机，以最大化颗粒熔合、密度和离子电导率。
通过同时利用纤维增强和热致密化，您可以设计出平衡结构完整性与高性能离子传输的固态电解质。
总结表：
| 方面 | 无纤维 + 热压 | 有纤维 + 热压 |
|---|---|---|
| 机械耐用性 | 易碎，易开裂 | 高断裂韧性，抗裂性 |
| 最小薄膜厚度 | 厚而易碎的颗粒 | 自支撑薄膜 < 100 µm |
| 颗粒密度 | 密度较低，空隙较多 | 接近理论密度 |
| 制造结果 | 难以处理，易断裂 | 坚固，适用于实际应力 |
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