施加恒定外部压力（例如 100 MPa）在全固态电池（ASSB）循环过程中的主要目的是维持刚性组件之间在运行过程中自然分离的连续物理接触。
由于固态电池缺乏液体电解质来填充间隙，因此这种压力在机械上对于将电极和电解质颗粒压在一起至关重要。没有它，电池在充电周期期间的“呼吸”（膨胀和收缩）会导致分层、高界面电阻和快速的性能衰退。
核心见解 全固态电池依赖于刚性界面，这些界面不像液体电解质那样能够“润湿”表面。外部压力充当机械稳定剂，通过补偿电池充放电过程中不可避免的体积变化和空隙形成来确保离子通路保持畅通。
压力在固态物理学中的关键作用
克服界面电阻
在液体电池中，电解质会流过电极的每个孔隙。在固态系统中，界面由刚性固-固接触定义。
如果没有足够的压力，阴极、阳极和固态电解质之间会存在微观间隙。这些间隙会产生高阻抗（电阻），阻碍锂离子的流动。
施加高压（例如 100–200 MPa）会压缩这些层，最大化活性表面积，并建立高效离子传输所需的低阻抗界面。
补偿体积膨胀
活性材料，特别是硅负极，在锂的插入和脱出过程中会发生显著的体积变化（膨胀和收缩）。
如果电池不受约束，这种“呼吸”会导致材料层分离，从而在界面处发生分层或分离。
恒定的外部堆叠压力可以抵消这种膨胀。它充当恢复力，将各层压在一起，即使在材料膨胀或收缩时也能防止接触损失。
通过锂蠕变减缓空隙形成
在放电循环期间，锂会从负极剥离。在固态系统中，这种材料的去除会留下物理空隙或腔体。
这些空隙会切断离子连接，导致电阻急剧升高。
施加压力利用了锂金属的蠕变特性。力会将延展性锂物理地推向“流动”并填充这些空隙，从而维持长循环寿命稳定性所需的紧密接触。
理解权衡
测试夹具的复杂性
要维持 100 MPa 或 62.4 MPa 这样的精确压力，您不能只夹紧电池一次。您必须使用配备有主动力传感器的专用测试夹具或实验室压力机。
这是因为电池的内部压力会随着其膨胀而变化。夹具必须主动监控和调整以维持恒定压力，与液体电池相比，这大大增加了测试设置的复杂性。
掩盖实际挑战
虽然高压（100+ MPa）非常适合在实验室获得稳定的电化学数据，但有时它可能会掩盖商业可行性问题。
在商用电动汽车电池组中实现 100 MPa 的均匀压力非常困难且机械重量大。因此，虽然高压可以验证化学性质，但它并不总是能完美模拟大众市场产品的约束条件。
为您的目标做出正确选择
在设计您的测试协议时，您施加的压力决定了您获得的数据。
- 如果您的主要重点是基础材料分析：施加高恒定压力（例如 100–200 MPa），以消除接触问题并分离材料固有的电化学性能。
- 如果您的主要重点是失效机制研究：使用具有实时压力监测的夹具来观察内部应力如何演变，从而提供电化学-机械耦合的数据。
- 如果您的主要重点是商业可行性：考虑在开发后期以较低的压力进行测试，以确定稳定性所需的最低压力，因为这决定了最终电池组的工程约束。
最终，外部压力不仅仅是一个测试参数；它是全固态电池系统的一个功能组成部分，可确保离子流动所需的机械完整性。
总结表：
| 压力作用 | 关键功能 | 对 ASSB 性能的影响 |
|---|---|---|
| 保持接触 | 补偿体积变化和防止分层 | 降低界面电阻，实现高效离子传输 |
| 减缓空隙形成 | 利用锂蠕变填充循环过程中产生的空隙 | 防止突然失效并确保长期循环稳定性 |
| 定义测试目标 | 高压用于材料分析；低压用于商业可行性研究 | 分离固有材料性能与现实应用约束 |
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