多层共压堆叠是一种精密制造技术，它将正极、固体电解质和负极材料同时压缩成一个单一的集成结构。通过使用高精度压力设备，该工艺消除了空隙，并通过物理挤压将不同的层机械融合在一起，将松散的组件转化为统一的块体。
核心要点：该工艺通过强制层与层之间实现原子级接触，解决了固-固界面的根本挑战。通过将分离的材料转化为集成结构，它显著降低了内部电阻，并最大化了电池的体积能量密度。
结构集成机制
同时压缩
与压合预制薄片的工艺不同，共压堆叠在成型过程中将电池堆视为一个整体。
正极、电解质和负极同时受到压力。这会创建一个集成结构，而不是由不同的、可分离的层组成的“三明治”。
界面减少
该技术的主要机械功能是大幅减少层间界面的数量。
在固态电池中，界面通常是性能的障碍。共压通过物理挤压将材料相互融合，有效地模糊了功能层之间的界限。
原子级接触
液体会自然润湿表面；固体则不会。
为了克服这一点，共压利用物理力在固体电解质和电极颗粒之间建立原子级接触。这确保了离子具有连续的传输路径，模仿了液态电池中无缝接触的特性。
对电池性能的影响
降低内部欧姆电阻
该工艺直接的电气效益是降低内部欧姆电阻。
通过消除间隙和改善颗粒间的接触，减少了对电流流动的“摩擦”。这种阻抗的降低对于电池高效充电和放电至关重要。
提高体积能量密度
共压消除了电池内部的浪费空间。
通过将松散的粉末压实成致密的颗粒，该工艺消除了孔隙率。这使得在更小的空间内可以填充更多的活性材料，直接提高了整体体积能量密度。
关键工艺控制和权衡
均匀压力的必要性
虽然压力是有益的，但它必须在整个活性区域以极高的精度施加。
正如在制造环境中指出的那样，需要高精度设备来确保压力均匀分布。局部过压会损坏电解质，而压力不足会导致接触不良和“死点”。
密度与完整性
该工艺通常涉及高压（例如，硫化物电解质高达 100 MPa），以实现离子导电所需的密度。
然而，制造商必须在提高密度与机械完整性之间取得平衡。目标是将粉末压实成致密的颗粒，同时避免在挤压过程中活性材料破裂或分离。
根据您的目标做出正确选择
多层共压堆叠的实施很大程度上取决于您的具体性能目标。
- 如果您的主要重点是功率效率：优先考虑更高的压力精度，以最小化界面阻抗并降低欧姆电阻。
- 如果您的主要重点是能量容量：专注于压实程度，以最大化每单位体积的活性材料比例（体积能量密度）。
总结：多层共压堆叠是将松散的固体材料转化为高性能、内聚的电池单元的关键步骤，它通过机械压力换取电效率。
总结表：
| 关键功能 | 机械作用 | 性能优势 |
|---|---|---|
| 结构集成 | 正极、电解质和负极的同时压缩 | 形成统一的块体并消除空隙 |
| 界面优化 | 物理挤压实现原子级接触 | 显著降低内部欧姆电阻 |
| 体积致密化 | 将松散粉末压实成致密颗粒 | 最大化单位体积的能量密度 |
| 导电性改善 | 建立无缝的离子通道 | 模仿液态电池接触，实现高效充电/放电 |
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参考文献
- Weijin Kong, Xue‐Qiang Zhang. From mold to Ah level pouch cell design: bipolar all-solid-state Li battery as an emerging configuration with very high energy density. DOI: 10.1039/d5eb00126a
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
