复合模具的主要优势在于将机械强度与电气隔离解耦。通过在聚醚醚酮 (PEEK) 外壳中使用钛压头，研究人员可以在不冒电气短路或化学腐蚀风险的情况下，施加致密化电池组件所需的巨大压力。
核心要点 这种复合设计解决了固态电池制造中的一个基本冲突：需要极高的机械压力（需要金属）与测试期间需要电气隔离（需要非导体）之间的冲突。混合方法确保了结构完整性，同时实现了安全、准确的电化学测量。
钛的作用：机械完整性
承受极端压力
固态电解质和电极的致密化需要巨大的力，通常由实验室液压机产生。
钛压头提供必要的**高机械强度**来承受这些载荷。与较软的材料不同，钛能够抵抗变形，确保模具在压缩过程中不会翘曲或失效。
确保均匀分布
在将电解质粉末模塑成致密的、类似颗粒的结构时，一致性至关重要。
由于钛压头能够保持其形状的刚性，它们能够为电池组件的整个表面区域提供**均匀的压力分布**。这可以防止可能导致电池性能不佳或颗粒结构失效的密度梯度。
PEEK 的作用：绝缘和保护
防止电气短路
电池压缩中的一个主要挑战是在压力下（带电测试）测试电池。
PEEK 外壳充当绝缘套筒，物理上将导电压头隔开。这种电气绝缘对于防止电极之间的短路至关重要，可以在高温压制或循环过程中进行准确的原位电化学监测。
化学稳定性和耐腐蚀性
电池研究涉及使用高活性化学试剂和电解质。
PEEK 具有出色的**化学稳定性**，可作为保护模具组件的屏障。这种耐受性可以防止因反复使用而可能导致模具退化或污染电池样品的腐蚀。
理解权衡
外壳的机械限制
虽然 PEEK 是一种高性能聚合物，具有出色的机械强度，但其屈服强度不如金属。
在极端液压载荷下，PEEK 外壳承受径向（环向）应力。如果压力超过聚合物的特定材料极限，外壳可能会随着时间的推移而发生**蠕变或变形**，这与全金属外壳不同。
热限制
复合模具允许高温压制，但它们受到聚合物热性能的限制。
钛可以承受远超标准测试范围的温度，但**工作温度受限于 PEEK 的热稳定性**（通常在 250°C - 300°C 左右）。超过此温度会损害外壳的结构完整性。
为您的目标做出正确选择
为了最大限度地发挥复合模具的效用，请将您的使用与材料的特定优势结合起来。
- 如果您的主要关注点是原位电化学测试：依靠 PEEK 外壳的绝缘性，在不将电池从压力装置中取出即可进行实时监测。
- 如果您的主要关注点是高密度颗粒制造：利用钛压头施加最大的液压，而无需担心压头变形。
- 如果您的主要关注点是材料纯度：利用 PEEK 外壳的耐化学性，防止反应副产物或金属腐蚀污染您的电解质样品。
当您需要模拟实际工作压力，同时保持精确数据收集所需的电气隔离时，复合模具是更优的选择。
摘要表：
| 特征 | 钛压头 | PEEK 外壳 |
|---|---|---|
| 主要功能 | 施加机械力 | 电气绝缘和封装 |
| 主要优势 | 高屈服强度；抗变形 | 出色的化学稳定性 |
| 好处 | 均匀的压力分布 | 防止测试期间短路 |
| 限制 | 高导电性（需要绝缘） | 热限制（约 250-300°C） |
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参考文献
- Saeed Moradi, Paul V. Braun. Cathode chemomechanics controls Li metal solid-state battery performance under low stack pressures. DOI: 10.1038/s41467-025-64358-2
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
