在此背景下，高压剪切压机的主要功能是诱导硅粉发生特定的晶体相变。通过施加巨大的轴向压力和极高的扭矩，该机器物理上改变了硅的原子结构，从而显著提高了其导电性。
核心要点 高压剪切压机不仅仅用于压实粉末；它充当一种化学反应器，将普通的半导体硅（DC-Si）转化为高导电性的高压相（BC8-Si）。这个过程产生了高性能硅/MXene 电极所必需的“两相混合”（m-Si）结构。
结构转变的机制
极端力的应用
m-Si 颗粒的制备需要在极大的物理应力环境下进行。高压剪切压机使原材料硅粉承受1400 KN 的轴向压力。
扭矩的作用
至关重要的是，该机器在施加轴向压力的同时，还施加30,000 Nm 的扭矩。这引入了“高压扭转”，这是一种与简单垂直压缩不同的剪切力。
创建混合相
压力和剪切力的这种组合迫使硅发生部分结构重组。它从标准的金刚石立方结构（DC-Si）转变为一种称为 BC8-Si 的亚稳态高压相。所得材料是这两种结构的“混合相”（m-Si）复合材料。
增强电化学性能
提高载流子浓度
标准硅是载流子有限的半导体。剪切压机诱导的向 BC8-Si 相的结构转变显著提高了材料中的载流子浓度。
降低电阻率
通过改变原子晶格，该工艺大大降低了硅颗粒的电阻率。这使得硅成为具有优异导电特性的材料，而这是高速率电极应用的关键要求。
区分剪切压实与标准压实
合成与制造
区分此过程与标准电极压制过程至关重要。高压剪切压机用于原材料制备阶段，以改变硅本身的固有特性。
标准液压压制
相比之下，标准的实验室液压压机用于后续阶段，将电极浆料（活性材料、粘合剂和添加剂）物理压实到集流体上。
标准压机的局限性
标准压机主要用于消除空隙、提高电极密度和降低颗粒间的接触电阻。然而，它们通常缺乏诱导高压剪切压机实现的原子相变（DC-Si 到 BC8-Si）所需的扭剪能力。
为您的目标做出正确选择
- 如果您的主要重点是材料合成和导电性：您必须使用高压剪切压机来驱动 DC-Si 到 BC8-Si 的相变，从根本上改变硅的电子特性。
- 如果您的主要重点是电极密度和粘附性：您应该使用标准的高精度液压或热压机来消除空隙，并确保制备好的活性材料与集流体之间的物理接触。
高压剪切压机是将硅从简单的原材料转化为高性能导电活性组件的关键工具。
总结表：
| 特性 | 标准液压压制 | 高压剪切压制 |
|---|---|---|
| 主要目标 | 物理压实和电极密度 | 原子相变（m-Si 合成） |
| 机制 | 垂直轴向压力 | 轴向压力 + 极端扭矩（30,000 Nm） |
| 结构变化 | 减少空隙/孔隙率 | 从 DC-Si 相转变为高压 BC8-Si 相 |
| 导电性 | 改善的颗粒间接触 | 内在材料电阻率降低 |
| 应用阶段 | 电极制造（集流体上的浆料） | 原材料制备（合成） |
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参考文献
- Yonghao Liu, Junkai Zhang. Preparation of a Silicon/MXene Composite Electrode by a High-Pressure Forming Method and Its Application in Li+-Ion Storage. DOI: 10.3390/molecules30020297
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
