电极压实工艺如何改善锂硫电池？使用实验室压机优化性能

使用实验室压机的电极压实工艺是直接决定锂硫（Li-S）和锂空气电池等高能量密度系统效率的关键制造步骤。通过施加受控压力，压机最大限度地减少了电极结构内的“死体积”，显著增加了活性物质的体积比。

实验室压机将疏松涂层的电极转化为致密、互联的网络。该过程建立了电子传输路径和离子扩散通道之间必要的平衡，这对于在高倍率运行期间减轻极化效应至关重要。

最大化体积效率

实验室压机的首要机械功能是减小孔隙率。通过压缩电极材料，该工艺消除了占据空间但对能量存储没有贡献的微观空隙——即“死体积”。

减小这种死体积直接增加了每单位体积中存在的活性材料量。对于以最大化能量密度为主要目标的锂硫和锂空气电池而言，这种致密化是必不可少的。

高性能电池需要连续的、低电阻的电子流动路径。压实将活性材料和导电剂强制紧密接触，桥接了否则会阻碍导电性的间隙。

虽然提高密度至关重要，但电极也不能变得不渗透。优化的压实工艺可维持孔隙通道网络，使离子能够有效地穿过电极基体扩散。

通过增强电子和离子传输，压机有助于降低内阻。这种降低对于最小化极化——即负载下发生的电压下降——至关重要，从而在高速充电和放电期间稳定性能。

实验室压机确保了活性电极层与集流体之间的紧密粘附。这种物理连接显著降低了通常是电池性能瓶颈的界面阻抗。

除了活性层，压机还优化了电极与隔膜之间的接触。在固态或聚合物系统中，这种均匀的压力最大限度地减少了可能导致故障的不均匀电流分布。

虽然密度是可取的，但过大的压力可能具有破坏性。过度压实电极可能导致次级颗粒断裂，损害活性材料的容量。

施加过大的力也可能导致界面处的机械故障。这通常表现为分层，即电极涂层从集流体上剥离，导致电池无法正常工作。

如果电极被过度压实，电解液可能难以渗透到结构中。您必须在压实密度与足够的“润湿路径”需求之间取得平衡，以确保离子能够接触到活性材料。

实验室压机上的最佳压力设置完全取决于您优先考虑的具体性能指标。

掌握压实工艺是将理论电池化学转化为实用、高性能储能系统的桥梁。

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Susumu Kuwabata. Storage Batteries as a Key Device for Solving the Global Warming Issue—Team-based Research for Development of Rechargeable Batteries in the Green Technologies for Excellence (GteX) Program—. DOI: 10.5796/electrochemistry.25-71066

本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .