压延工艺的主要功能是对干燥的电极施加垂直机械压力，迫使其内部组分发生物理位移和重新排列。该工艺压缩活性材料（AM）、固体电解质（SE）和碳粘结剂域（CBD），以减小电极厚度并最小化孔隙率。
压延的核心目的是机械致密化。通过消除内部空隙并将颗粒紧密接触，该工艺建立了功能性全固态电池（ASSB）所需的连续离子和电子传导网络。
致密化的力学原理
颗粒位移和重排
压延工艺通过对涂层电极施加垂直压力来工作。这种力导致构成颗粒——特别是活性材料、固体电解质和碳粘结剂域——发生物理位置移动。这种重排将松散堆积的干燥涂层转化为一个内聚的结构。
孔隙率降低
随着颗粒的重排，它们之间的空隙（孔隙）被压缩并消除。这导致电极整体厚度可测量的减小。最小化这种孔隙率至关重要，因为固态电池内的气穴会充当阻碍离子流动的绝缘体。
增加接触面积
压力在不同材料之间产生直接的物理界面。通过将固体电解质颗粒推向活性材料，该工艺最大化了物理接触面积。这种机械邻近性是固态系统中电化学反应的先决条件。
提高电化学性能
优化离子传导路径
与液体电解质不同，液体电解质可以流入孔隙，而固体电解质则依赖于物理接触来传输离子。压延为离子通过复合阴极传输创建了连续、不间断的路径。这种传导路径的优化直接影响电池的容量和效率。
稳定渗流网络
为了使电池正常工作，电子和离子必须能够穿过电极的整个厚度。压延确保了这种“渗流网络”的稳定性。稳定的网络可防止孤立的活性材料岛，否则这些岛将处于化学惰性状态。
降低界面阻抗
颗粒之间的接触不良会导致界面处的高电阻（阻抗）。通过致密化结构和改善颗粒间的接触，压延显著降低了这种界面阻抗。这种降低对于提高电池的电化学动力学性能至关重要。
关键考虑因素和权衡
“适当”压力的重要性
虽然致密化是目标，但压力的施加必须精确。补充数据表明，制造压力决定了最终的电极微观结构。目标是施加足够的压力来消除孔隙，同时不破坏颗粒的结构完整性。
平衡离子和电子传输
该工艺必须建立一个双重网络。它需要促进离子传导（通过固体电解质）和电子传导（通过导电剂）。压延对齐这些网络，以确保它们在厚电极结构中有效共存。
为您的目标做出正确选择
在优化复合阴极的压延参数时，请考虑您的具体性能目标：
- 如果您的主要关注点是高面容量：优先考虑密度，以最大化每单位体积的活性材料量，同时确保深层渗流网络。
- 如果您的主要关注点是倍率性能（速度）：专注于最小化界面阻抗，以确保快速的离子和电子传输动力学。
最终，成功的压延将一系列独立的粉末转化为一个统一的、导电的复合材料，能够实现高性能的能量存储。
总结表：
| 特征 | 压延对ASSB制备的影响 |
|---|---|
| 主要目标 | 机械致密化和颗粒重排 |
| 结构 | 减小电极厚度并消除内部空隙（孔隙率） |
| 导电性 | 建立连续的离子和电子渗流网络 |
| 界面 | 增加颗粒接触面积并降低界面阻抗 |
| 关键结果 | 提高电化学动力学和电池容量 |
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参考文献
- Siwar Ben Hadj Ali, Alejandro A. Franco. A New Three‐Dimensional Microstructure‐Resolved Model to Assess Mechanical Stress in Solid‐State Battery Electrodes. DOI: 10.1002/batt.202500540
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
