精密实验室压机如何确保无负极电池的性能？优化循环寿命与稳定性

精密压力控制是封装过程中稳定无负极电池结构的最关键因素。通过创造稳定的压力环境，精密实验室压机可确保在长期循环的剧烈膨胀和收缩过程中，固-固界面保持紧密、均匀的接触。这通过抑制锂枝晶生长、缓解体积膨胀应力以及最小化界面电阻，直接提高了电池的循环寿命。

核心见解 无负极电池依赖于直接在集流体上电镀锂，这一过程容易出现不稳定和体积波动。精密压机不仅仅是密封电池；它充当结构约束，物理上抑制枝晶形成并维持高性能寿命所需的导电连续性。

掌握固-固界面

无负极电池的主要挑战在于维持不断发生物理变化的层之间的连接。

在没有足够压力的情况下，集流体、电解质和正极之间会存在微观间隙（空隙）。

这些空隙会中断离子的流动。精密压机施加力来压实这些层，消除空隙并确保活性材料的最大化利用。

界面处的电阻（层与层相遇的地方）是效率的主要杀手。

通过迫使各层紧密接触，压机降低了欧姆电阻。这确保了固-固界面保持导电性，即使电池老化也能实现高效的离子传输。

无负极电池因缺乏用于储存锂的基体材料（如石墨）而具有独特的易挥发性。压机作为一种机械手段来对抗这些化学不稳定性。

当锂电镀在集流体上时，它自然会形成称为枝晶的尖刺状结构。

这些枝晶会刺穿隔膜并导致短路。精密压机施加特定的堆叠压力，物理上抑制这种垂直生长，迫使锂以更致密、更平坦、更安全的形态沉积。

在充电过程中，无负极电池会随着锂的沉积而显著膨胀。

如果封装松散，各层会分离或翘曲。精密压机对堆叠件保持“牢固的抓握”，适应这种体积膨胀而不会导致组件分离。这可以防止“死锂”现象，即活性锂失去电接触而变得无用。

仅仅施加高压是不够的；压力必须在整个电池表面上均匀分布。

如果压力不均匀，电流会涌向接触点最高（电阻最低）的点。

这种现象称为电流拥挤，会导致局部热点和快速退化。精密压机确保力均匀分布，有效抑制电流拥挤，并最大限度地降低由过高电流密度引起的局部枝晶生长的风险。

虽然压力至关重要，但必须极其谨慎地进行校准。

施加过大的压力可能与压力过小一样有害。

过大的力会压碎正极的孔隙结构或刺穿脆弱的隔膜，导致电池立即失效。“精密”实验室压机指的是能够精确调整所需力的大小，以将电池固定在一起而不会损坏其内部结构。

标准压机施加静态力，但电池是动态的。

在电池试图膨胀时保持正确的压力分布需要复杂的设备。简单的夹具通常不足以满足无负极电池的研究需求；压机必须能够适应或抵抗电池厚度的变化而不失稳定性。

在配置您的实验室压机用于电池封装时，您的具体性能目标应决定您的压力策略。

通过将不稳定的化学堆叠转化为机械稳定的单元，精密实验室压机为无负极电池可靠运行提供了必要的物理基础。

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Wang, Yijia, Zhao, Yang. Revealing the Neglected Role of Passivation Layers of Current Collectors for Solid‐State Anode‐Free Batteries. DOI: 10.34734/fzj-2025-04486

本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .