钛棒在全固态电池测试模具中兼具双重功能，同时充当高强度压力柱塞和电流收集器。它们经过精心设计，能够高效导电，同时传递维持电池固态层之间接触所需的巨大机械压力。
核心要点 固态电池的运行依赖于完美的界面接触和化学纯度。钛棒之所以成为行业标准的测试材料，是因为它们独特地结合了能够承受高达 75 MPa 压力所需的机械硬度，以及防止与活性电解质发生腐蚀或副反应所需的电化学惰性。
机械压力的关键作用
作为高力柱塞
在全固态电池中，组件之间的界面——特别是锂金属和固态电解质——必须保持紧密接触。钛棒充当压力柱塞，将显著的外部堆叠压力直接传递给电池组件。
承受极端压缩
这些电池的测试通常需要高达75 MPa的压力。钛的高机械强度使棒材能够承受这种压实而不会变形。这种刚性确保压力保持均匀，在整个测试周期中维持“紧密的界面接触”。
防止界面失效
通过保持恒定的堆叠压力，钛棒在充电和放电循环期间稳定活性材料界面。这种机械稳定性可防止界面开裂、接触损失或与锂沉积和剥离相关的问题等常见失效模式。
电气和化学性能
高效集流
除了机械作用外，钛棒还充当组件内的主要集流体。它们为电子传导提供了低电阻路径，允许电流从绝缘模具（通常由 PEEK 制成）内的电池传输到外部测试设备。
化学稳定性和惰性
钛在宽电化学窗口内表现出优异的化学稳定性。这对于测试活性材料至关重要，特别是硫化物基固态电解质，它们会腐蚀其他金属。
消除副反应
该材料的耐腐蚀性确保棒材不会与电解质发生不必要的副反应。这种惰性可保持电池组件的完整性，并确保测试数据反映电池化学的真实性能，而不是由测试硬件引起的伪影。
为什么材料选择很重要（常见陷阱）
化学污染的风险
在固态测试中使用化学稳定性低于钛的柱塞材料是一个关键错误。活性金属在高温高压下与固态电解质接触时会发生腐蚀，导致错误的失效读数和电池性能下降。
机械变形的危险
如果棒材材料缺乏钛的硬度，它可能会在所需的 75 MPa 载荷下发生变形。这种变形会导致压力分布不均，从而导致局部接触损失和不可靠的循环数据。
确保可靠的测试数据
为了最大化全固态电池评估的准确性，请根据您的特定测试参数选择模具组件：
- 如果您的主要重点是界面稳定性：依靠钛的高硬度施加均匀、高强度的压力（75 MPa），以防止锂剥离期间的接触损失。
- 如果您的主要重点是电化学纯度：利用钛的化学惰性来测试活性硫化物基电解质，而没有腐蚀或副反应的风险。
钛棒不仅仅是结构支撑；它们是验证固态电池技术所需的精确机械和化学环境的积极推动者。
摘要表：
| 特性 | 钛棒的作用 | 对电池测试的影响 |
|---|---|---|
| 机械作用 | 高强度压力柱塞 | 保持层与层之间的紧密接触；防止界面失效。 |
| 压力限制 | 高力耐久性（高达 75 MPa） | 确保在极端载荷下均匀压实而不会变形。 |
| 电气作用 | 集流体 | 提供低电阻电子路径，用于准确的信号传输。 |
| 化学特性 | 高电化学惰性 | 防止与硫化物基电解质发生腐蚀和副反应。 |
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参考文献
- So‐Yeon Ham, Ying Shirley Meng. Overcoming low initial coulombic efficiencies of Si anodes through prelithiation in all-solid-state batteries. DOI: 10.1038/s41467-024-47352-y
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
