硫化物基电池制备中液压机的作用？实现 1250 Mpa 的峰值性能

高压实验室液压机是实现硫化物基全固态电池功能的基本工具。它通过施加高达1250 MPa的巨大压力来压缩硫化物固体电解质、活性材料和导电添加剂的混合物。这种机械力将松散的粉末转化为致密的、粘结在一起的电极结构，称为“生坯”，确保电池运行所需的物理连接性。

硫化物基电池依赖于固-固界面，这些界面不像液体电解质那样自然润湿或粘合。液压机通过机械力将颗粒挤压在一起，消除绝缘空隙，从而最大限度地降低界面电阻，并为离子和电子传输创建高效通道，从而解决了这一限制。

克服固-固界面挑战

固态电池开发中的主要障碍是固体颗粒之间缺乏固有的接触。液压机通过机械力取代化学润湿来解决这一问题。

在颗粒电极的制备中，压机将松散的粉末压缩成压实状态。

由此产生的结构，通常称为生坯，具有足够的机械完整性以进行后续加工步骤。

如果没有这种高压压实，电极将保持松散的聚集体，没有结构凝聚力。

压机施加巨大的力以最小化电极的体积。

通过将颗粒挤压成更紧密的配置，该过程显著增加了材料的堆积密度。

更高的密度直接转化为最终电池单元更高的体积能量密度。

电极内的气隙和空隙充当阻碍离子流动的绝缘体。

液压机施加足够的压力来压碎这些空隙并消除内部孔隙率。

通过消除这些间隙，压机确保在循环过程中最大量的活性材料得到利用。

液压机引起的物理变化具有直接的电化学后果。压机不仅仅是塑造材料；它是在激活电池的电势。

为了使电池正常工作，离子必须穿过活性材料和电解质之间的边界。

液压机将这些组件强制形成紧密的物理接触，从而大大降低了这些界面的电阻。

较低的电阻可带来更好的功率输出以及在充电和放电周期中更高的效率。

电子和离子需要连续的路径才能穿过电极。

高压压实创建了导电添加剂和电解质颗粒的渗流网络。

该网络确保每颗活性材料颗粒都能获得离子和电子传输通道。

虽然高压是必需的，但它会带来特定的工程限制和潜在的陷阱，必须加以管理。

施加高达 1250 MPa 的压力需要极高的精度；不均匀的压力会导致密度梯度。

如果压力施加不均匀，所得的颗粒可能会遭受应力集中，导致开裂或分层。

相反，超出材料极限的过大压力可能会物理上压碎或粉化活性材料颗粒，从而可能降低性能。

与可以使用卷对卷工艺以较低压力制造的液体电解质电池不同，硫化物电极需要重型设备。

达到 1250 MPa 压力的要求决定了必须使用能够保持安全性和稳定性的坚固、大吨位液压机。

与传统电池制造相比，这增加了制造和测试设置的复杂性和成本。

您使用液压机的方式应取决于您的具体研究或生产目标。

最终，液压机不仅仅是一个成型工具，而是硫化物基固态电池离子电导率的关键赋能者。

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Yeonghoon Kim, Young‐Jun Kim. Dual‐Functional Li2B4O7 Coating on Carbon Fibers for Enhanced Li+ Transport and Stability in Sulfide All‐Solid‐State Batteries. DOI: 10.1002/adfm.202521582

本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .