无粘结剂硅负极的冷压工艺是通过使用大吨位实验室液压机，对卤素改性硅粉施加强烈的直接压力来实现的。该方法不依赖化学粘合剂，而是利用强大的机械力使颗粒重新排列并物理互锁，形成坚固的、自支撑的电极层。
核心要点 通过利用高压机械互锁，冷压消除了对绝缘粘结剂和导电碳等“无效重量”组件的需求。该工艺将松散的粉末转化为粘结的电极，从而最大化单位体积内的活性材料量，并显著提高体积能量密度。
机械互锁的机理
利用高吨位压力
该工艺始于将活性材料粉末——特别是卤素改性硅颗粒——放入压机中。需要一台大吨位实验室液压机来产生该技术所需的巨大力。
颗粒重排
在巨大的垂直压力下，硅颗粒被迫移动和沉降。这会形成高度致密的堆积排列，从而最小化颗粒间的空隙。
物理熔合
当压力达到峰值时，改性颗粒会紧密互锁。这种机械结合足够强大，可以形成自支撑的电极层，在没有任何外部支撑基质的情况下保持其结构完整性。
相对于传统方法的优势
无需粘结剂和碳
标准的电极制造需要将活性材料与化学粘结剂和导电碳添加剂混合，以将结构固定在一起。冷压工艺使这些添加剂变得不必要。
固有的导电性
由于颗粒被强制紧密接触，电极自然实现了良好的导电性。紧密的互锁建立了电子流动的直接通路，无需导电碳网络。
最大化能量密度
去除粘结剂和碳意味着电极体积的每一微米都用于能量存储。这导致体积能量密度显著提升，这是高性能电池应用的关键指标。
理解权衡
材料特异性至关重要
该工艺并非普遍适用于所有硅粉。主要参考资料强调，卤素改性硅颗粒对于该特定冷压技术的成功至关重要，这可能是因为表面化学促进了互锁效应。
设备依赖性
成功在很大程度上取决于压机的能力。标准的低压压实可能无法实现必要的机械互锁来创建无粘结剂、自支撑层；大吨位液压装置是先决条件。
为您的目标做出正确选择
要确定通过液压机进行冷压是否是您负极开发方法的正确选择，请考虑您的具体目标：
- 如果您的主要重点是最大化体积能量密度：采用冷压技术，以消除非活性体积（粘结剂/碳）并实现高活性材料负载。
- 如果您的主要重点是简化化学工艺：使用此方法可以避免与传统流延相关的浆料混合、溶剂处理（如NMP）和干燥规程的复杂性。
该技术的成功实施不仅依赖于力，还依赖于高吨位压力与化学改性颗粒表面精确的结合。
总结表：
| 特性 | 冷压（无粘结剂） | 传统方法 |
|---|---|---|
| 关键机理 | 机械互锁 | 化学粘附 |
| 所需添加剂 | 无（无粘结剂/碳） | 粘结剂和导电碳 |
| 能量密度 | 最大化体积密度 | 较低（由于无效重量） |
| 工艺步骤 | 直接粉末压实 | 浆料、流延、干燥 |
| 材料要求 | 卤素改性粉末 | 标准活性材料 |
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参考文献
- Haosheng Li, Ning Lin. Surface halogenation engineering for reversible silicon-based solid-state batteries. DOI: 10.1038/s41467-025-67985-x
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
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