使用实验室规模的轧制压机处理涂层电极是一个关键的制造步骤，它对干燥的电极片施加精确的垂直压力。这种机械压缩会重新排列内部颗粒，从而显著提高压实密度，将松散的涂层转化为结构牢固、电化学效率高的组件。
轧制压机是连接原材料干燥涂层和功能性电池电极的必要桥梁。通过提高材料密度，它同时降低了内部电阻，并优化了锂离子传输所需的微孔结构。
电极致密化的力学原理
重新排列内部颗粒
在涂覆和干燥过程之后，电极上的活性材料颗粒通常松散堆积，存在过多的空隙。
轧制压机施加垂直压力，以物理方式重新排列这些颗粒，将它们更紧密地堆积在一起。这直接增加了电极片的压实密度，这是决定最终电池单元体积能量密度的主要因素。
提高电子导电性
松散的电极在活性材料与金属集流体（如铝箔或铜箔）之间的导电接触不良。
轧制工艺改善了两个关键界面的电子导电接触：活性颗粒之间以及涂层与集流体之间。这显著降低了接触电阻，确保电子在充电和放电循环期间能够高效流动。
对电化学性能的影响
优化离子传输和润湿性
虽然高密度很重要，但电极必须保持足够的孔隙率以吸收电解液。
轧制过程不仅仅是压碎材料；它优化了内部孔隙结构。正确轧制的电极会形成一个有利于电解液润湿的网络。这种优化的通道提高了锂离子的传输速率，这对电池的动力学性能至关重要。
提高机械稳定性
未压实的电极容易发生分层，即活性材料从集流体上剥落。
通过压缩涂层，压机增强了活性材料与箔材之间的机械粘附力。这种结构完整性对于在长期循环中保持性能至关重要，可以防止电极在反复充放电的物理应力下退化。
理解权衡
孔隙率的平衡
重要的是要理解，“压力越大”并不总是越好。目标是优化，而不是最大程度地压缩。
如果电极压制不足，颗粒仍然过于松散，导致高电阻和低能量密度。然而，如果电极过度压制，孔隙可能会完全闭合。这会阻止电解液渗透到电极的深层，造成“干斑”，使电池的部分区域失效并严重阻碍离子传输。
根据您的目标做出正确选择
您使用轧制压机的程度应取决于您的具体性能目标。
- 如果您的主要关注点是高能量密度：优先考虑更高的压力以最大化压实密度，将尽可能多的活性材料挤入体积中。
- 如果您的主要关注点是高倍率性能（快速充电）：旨在适度压实以保持更开放的孔隙结构，从而促进快速的离子运动和电解液饱和。
要获得完美的电极，需要平衡机械密度和离子可及性。
总结表：
| 关键优势 | 对电极性能的影响 |
|---|---|
| 压实密度 | 通过颗粒重排提高体积能量密度 |
| 电子导电性 | 降低活性材料与集流体之间的接触电阻 |
| 离子传输 | 优化孔隙结构以实现有效的电解液润湿和离子流动 |
| 机械稳定性 | 防止分层，提高长期循环中的粘附力 |
| 性能调优 | 平衡能量密度与高倍率（快速充电）能力 |
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参考文献
- Yu Wang, Chris Yuan. Direct upcycling of degraded NCM <i>via</i> low-temperature surface engineering for high performance lithium-ion batteries. DOI: 10.1039/d5eb00018a
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
