铝箔的主要功能在复合电解质的冷烧结过程中，是作为样品与压制设备之间的物理隔离屏障。它特别能防止聚合物胶体和锂盐的粘稠混合物粘附在钢棒上，确保样品能够无损地取出，同时保护金属模具免受化学腐蚀。
在样品上方和下方放置铝箔是关键的工艺控制，具有双重目的：它保证了样品在脱模过程中的结构完整性，并保护您的精密钢制模具免受具有腐蚀性的锂盐的侵害。
保持样品完整性
压力下的粘度管理
复合电解质通常由包含聚合物胶体的粘稠混合物组成。在冷烧结过程中产生的高压和高温下，这种混合物会变得非常粘稠。
如果没有隔离层，聚合物基体将直接粘附在模具表面。这会在您的样品和钢模之间形成机械锁定。
确保安全脱模
过程中最关键的时刻是脱模。如果样品粘附在钢制压杆上，弹出它所需的力很可能会导致脆弱的电解质圆盘破裂或分层。
铝箔可以防止这种粘附。它充当不粘界面，使样品能够从模具中自由滑动，从而保持其几何和结构完整性。
保护模具
防止化学腐蚀
压杆和模具中使用的“钢”通常很坚固，但并非对化学侵蚀免疫。复合电解质通常含有锂盐，这些盐可能具有腐蚀性。
这些盐与金属冲头表面直接接触会导致氧化或化学腐蚀。随着时间的推移，这会降低您昂贵模具的光洁度。
避免表面点蚀
一旦开始腐蚀，压杆的光滑表面就会出现点蚀。点蚀的表面在未来的实验中无法施加均匀的压力。
通过使用铝箔，您可以创建一个牺牲屏障，将金属冲头与腐蚀性盐完全隔离，从而大大延长设备的使用寿命。
应避免的常见陷阱
表面纹理转移
虽然铝箔有效，但它也很柔韧。如果铝箔在放入模具时起皱或折叠，纹理就会在高压下转移到您的样品表面。
这会在您的电解质表面产生不均匀的接触面，这可能会对后续的电化学测试产生负面影响。
惰性假设
虽然铝通常是稳定的，但您必须确保使用的铝箔是干净的，并且没有制造油污。使用低质量的铝箔会带来痕量污染的风险，这可能会影响敏感电池材料研究中的结果。
优化您的压制设置
为确保结果一致和设备得到保护，请在准备组件时考虑您的具体目标：
- 如果您的主要重点是样品表面质量：确保铝箔平整光滑，没有折痕，以防止在电解质表面引入拓扑缺陷。
- 如果您的主要重点是设备寿命：切勿跳过隔离层，即使样品看起来干燥，隐藏的水分或熔化的盐仍可能引发钢制冲头的腐蚀。
将隔离层视为一个精密步骤，而不是事后诸葛亮，是获得可重复数据和耐用设备的关键。
汇总表：
| 特性 | 在冷烧结过程中的功能 | 主要优点 |
|---|---|---|
| 物理屏障 | 防止聚合物胶体粘附在压杆上 | 无损样品脱模 |
| 化学屏蔽 | 将腐蚀性锂盐与金属隔离 | 防止钢制模具点蚀和氧化 |
| 压力界面 | 充当牺牲性柔韧层 | 在整个表面上均匀施力 |
| 表面控制 | 最大限度地减少与模具壁的机械锁定 | 保持圆盘几何形状 |
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参考文献
- B. Leclercq, Christel Laberty‐Robert. Cold Sintering as a Versatile Compaction Route for Hybrid Solid Electrolytes: Mechanistic Insight into Ionic Conductivity and Microstructure. DOI: 10.1149/1945-7111/adef87
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
